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Understanding and application of microbiota in building environment: creation of pathogen control theory by temperature control

Research Project

Project/Area Number 20K20613
Research Category

Grant-in-Aid for Challenging Research (Pioneering)

Allocation TypeMulti-year Fund
Review Section Medium-sized Section 58:Society medicine, nursing, and related fields
Research InstitutionHokkaido University

Principal Investigator

Yamaguchi Hiroyuki  北海道大学, 保健科学研究院, 教授 (40221650)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 矢野 理香  北海道大学, 保健科学研究院, 教授 (50250519)
大森 亮介  北海道大学, 人獣共通感染症国際共同研究所, 准教授 (10746952)
大久保 寅彦  北海道大学, 保健科学研究院, 講師 (90762196)
Project Period (FY) 2020-07-30 – 2024-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2023)
Budget Amount *help
¥25,610,000 (Direct Cost: ¥19,700,000、Indirect Cost: ¥5,910,000)
Fiscal Year 2023: ¥5,200,000 (Direct Cost: ¥4,000,000、Indirect Cost: ¥1,200,000)
Fiscal Year 2022: ¥6,630,000 (Direct Cost: ¥5,100,000、Indirect Cost: ¥1,530,000)
Fiscal Year 2021: ¥6,500,000 (Direct Cost: ¥5,000,000、Indirect Cost: ¥1,500,000)
Fiscal Year 2020: ¥7,280,000 (Direct Cost: ¥5,600,000、Indirect Cost: ¥1,680,000)
Keywords人肌加温 / 高頻度接触面 / 病原細菌 / 院内感染 / 温度制御 / 公共環境 / 環境細菌 / 乾燥抵抗性 / エアサンプラー / nhaA / メタゲノム解析
Outline of Research at the Start

人が触れる乾燥面や空間の温度を調節することで、その表面に固着したあるいは空気中に浮遊する薬剤耐性菌の生存性を制限し、その伝播拡散を阻止することで感染リストは低減できるはずである。しかし、建造環境の温度変化が微生物の動態に及ぼす影響に関わる実態把握の研究は、理論化や実装化には至っていない。本研究は、病院内の高頻度接触面と公共環境(地下歩行空間など)の微生物メタゲノム解析や微生物検査により、温度が微生物叢の動態に与える影響を、継続的に可視化し評価・解析すると供に数理モデル化することで、消毒剤や抗菌剤に頼らずに温度調節による新たな病原体制御理論の創成し、温度制御を介した感染防止策へと応用を目指す。

Outline of Final Research Achievements

This research has shown that by adjusting temperature, one of the universal environmental factors, to match human skin, it is possible to reduce the survivability of pathogenic bacteria on dry surfaces, something that had not been previously assumed. The molecular mechanism may be that when human skin is heated, the body length of pathogenic bacteria cannot be properly controlled on a dry surface. We also demonstrated that the flow of people and their density are related environmental factors that determine the number of bacteria floating in a space. Based on these research results, we are currently working with companies with which we have signed joint research agreements to continue developing a new device that is sustainable, will not select for resistant bacteria, and can suppress and control the number of pathogenic bacteria on frequently touched surfaces.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

病院や公共環境での耐性菌の循環を的確に捉え、耐性菌による感染症を未然に防ぐための対策を施すことが求めている。しかしこれまでの耐性菌対策は、消毒剤や抗菌剤による耐性菌の殺滅除去が主たるものであり、耐性菌の出現や生態系への不可逆的な打撃が懸念される。私達は本研究にて普遍的な環境因子の一つである温度を人肌に調節することにより乾燥面での病原細菌の生存性が著しく低下することを発見した。この発見により温度調節できる手摺やドアノブの設置などにより院内染症を撃滅することが可能となった。消毒剤や抗菌剤に頼らずに安心安全な環境を実現するための新たな感染症制御理論の一つの創成に寄与した。

Report

(5 results)
  • 2023 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2022 Research-status Report
  • 2021 Research-status Report
  • 2020 Research-status Report
  • Research Products

    (37 results)

All 2024 2023 2022 2021 2020

All Journal Article (6 results) (of which Peer Reviewed: 6 results,  Open Access: 3 results) Presentation (31 results) (of which Int'l Joint Research: 7 results,  Invited: 1 results)

  • [Journal Article] Differential impact of environmental factors on airborne live bacteria and inorganic particles in an underground walkway2024

    • Author(s)
      Yamaguchi Hiroyuki、Okubo Torahiko、Nozaki Eriko、Osaki Takako
    • Journal Title

      PLOS ONE

      Volume: 19 Issue: 3 Pages: e0300920-e0300920

    • DOI

      10.1371/journal.pone.0300920

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      Konno Ayano、Okubo Torahiko、Enoeda Yoshiaki、Uno Tomoko、Sato Toyotaka、Yokota Shin-ichi、Yano Rika、Yamaguchi Hiroyuki
    • Journal Title

      PLOS ONE

      Volume: 18 Issue: 9 Pages: 0291765-0291765

    • DOI

      10.1371/journal.pone.0291765

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    • Author(s)
      Kawashiro Airi、Okubo Torahiko、Nakamura Shinji、Thapa Jeewan、Miyake Masaki、Yamaguchi Hiroyuki
    • Journal Title

      Microbiology

      Volume: 167 Issue: 8 Pages: 1-15

    • DOI

      10.1099/mic.0.001078

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    • Author(s)
      Mori Saaya、Ishiguro Sakura、Miyazaki Satoru、Okubo Torahiko、Omori Ryosuke、Kai Ayako、Sugiyama Kyohei、Kawashiro Airi、Sumi Masato、Thapa Jeewan、Nakamura Shinji、Katoh Chietsugu、Yamaguchi Hiroyuki
    • Journal Title

      Research in Microbiology

      Volume: 172 Issue: 6 Pages: 103864-103864

    • DOI

      10.1016/j.resmic.2021.103864

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      Okude Miho、Matsuo Junji、Yamazaki Tomohiro、Saito Kentaro、Furuta Yoshikazu、Nakamura Shinji、Thapa Jeewan、Okubo Torahiko、Higashi Hideaki、Yamaguchi Hiroyuki
    • Journal Title

      Microbiology and Immunology

      Volume: 65 Issue: 3 Pages: 115-124

    • DOI

      10.1111/1348-0421.12871

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      Thapa Jeewan、Hashimoto Kent、Sugawara Saori、Tsujikawa Ryoya、Okubo Torahiko、Nakamura Shinji、Yamaguchi Hiroyuki
    • Journal Title

      Microbes and Infection

      Volume: 22 Issue: 9 Pages: 441-450

    • DOI

      10.1016/j.micinf.2020.04.010

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      OKUBO T, YAMAGUCHI H
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      大久保寅彦、竹田流碧、筒井悠可、山口博之
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      第88回日本細菌学会北海道支部学術総会. 札幌. 2023
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      山口博之、森沙彩、今野綾乃、大崎敬子、大久保寅彦
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  • [Presentation] 療関連感染の制御に向けた検証:人肌に温めた手すりデバイス上での大腸菌の生存性2023

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      今野綾乃、大久保寅彦、山口博之
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      第96回日本細菌学会総会
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  • [Presentation] 環境因子の変動に伴う土壌細菌の空気中への浮遊: 生菌回収用自作エアサンプラーによる野外調査の試み2023

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      森沙彩、大久保寅彦、山口博之
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      第96回日本細菌学会総会
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  • [Presentation] 乾燥した物質表面の温度・湿度制御はヒト病原細菌の生存抑制に有用か-高頻度接触面を介した医療関連感染を減らすために-2022

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      今野綾乃、大久保寅彦、山口博之
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      第16回日本臨床検査学教育学会学術大会
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      森沙彩、甲斐絢子、杉山恭平、鷲見優斗、大久保寅彦、山口博之
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      第16回日本臨床検査学教育学会学術大会
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  • [Presentation] 主成分解析による地下歩行空間に浮遊する集落形成細菌数に影響を及ぼす環境因子とその特徴の可視化2022

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      山口博之、森沙彩、今野綾乃、大久保寅彦
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      辻川諒哉、船橋悠希、大久保寅彦、タパジーワン、山口博之
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      川代愛梨,大久保寅彦,タパジーワン,山口博之
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      榎枝秀朗、田中菜那、大久保寅彦、佐藤豊孝、横田伸一、山口博之
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      Thapa J, Hashimoto K, Sugawara S, Tujikawa R, Okuboa T, Nakamura S, Yamaguchi H
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      Hasegawa T, Kawashiro A, Okubo T, Nakamura S, Thapa J, Yamaguchi H
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      アメリカ微生物学会 ASM Microbe2020 (ePoster)
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  • [Presentation] A 3D-Printing Air Sampler Secured Air Flow Path in Collecting Airborne Live Bacteria2020

    • Author(s)
      Okubo T, Sumi M, Thap J, Yamaguchi H
    • Organizer
      アメリカ微生物学会 ASM Microbe2020 (ePoster)
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      2020 Research-status Report

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Published: 2020-08-03   Modified: 2025-01-30  

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