Development of new water quality sensing technology for realization of sustainable small-scale water supply systems
| Project/Area Number |
21H04568
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Medium-sized Section 22:Civil engineering and related fields
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| Research Institution | Hokkaido University |
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Principal Investigator |
佐藤 久 北海道大学, 工学研究院, 教授 (80326636)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
山田 俊郎 北海学園大学, 工学部, 教授 (30335103)
山村 寛 中央大学, 理工学部, 教授 (40515334)
黒田 恭平 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 生命工学領域, 研究員 (50783213)
齋藤 伸吾 埼玉大学, 理工学研究科, 教授 (60343018)
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| Project Period (FY) |
2021-04-05 – 2025-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥39,780,000 (Direct Cost: ¥30,600,000、Indirect Cost: ¥9,180,000)
Fiscal Year 2023: ¥7,540,000 (Direct Cost: ¥5,800,000、Indirect Cost: ¥1,740,000)
Fiscal Year 2022: ¥10,530,000 (Direct Cost: ¥8,100,000、Indirect Cost: ¥2,430,000)
Fiscal Year 2021: ¥14,170,000 (Direct Cost: ¥10,900,000、Indirect Cost: ¥3,270,000)
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| Keywords | 塩素消毒 / 大腸菌 / センサ / DNAアプタマー / 小規模水道 |
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| Outline of Research at the Start |
本研究では、新しい水質センシング技術で安全性を確保する、塩素消毒とRO膜のみのシンプルな過疎地域用の小規模水道システムを提案する。病原体は医学分野でバイオマーカーの検出に活用されているDNAアプタマーで分析する。本水道システムは過疎地域のみならず、災害発生時の飲料水の安全性確保、途上国の井戸水の水質管理にも適用できる。新しい病原体センシング技術は人間や家畜の感染症の診断にも適用できる。
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| Outline of Annual Research Achievements |
腸球菌および緑膿菌簡易センサーを開発した。MPR法と称す。全ての測定において、既往の大腸菌の測定と同様に、蛍光強度は測定開始から1時間から3時間の間に直線的に増加した。この蛍光強度の経時変化を一次式で近似し、その勾配と培養にて求めた各細菌数の関係を検討した。腸球菌および緑膿菌のMPR法にて求めた勾配と各細菌数の関係から、腸球菌における近似式はy =0.248x^0.456（決定係数0.906）、緑膿菌ではy = 3.502x^0.291（決定係数0.870）となった。よって，MPR法で酵素活性を測定することで，下水中の腸球菌および緑膿菌数を3時間で概算出来る事が示唆された。また採水した処理場と日が異なる試料においても酵素活性と細菌数の間に共通の相関関係があることから，今回対象とした試料では下水中の細菌1細胞あたりの酵素活性が同程度だったことが考えられた．
塩素処理された下水処理水が流れる河川中の大腸菌を解析した。4℃では河川水中の大腸菌数は24時間後では減少したものの，48時間，72時間後では初期値と比較して2倍，3倍に増大した．25℃では，大腸菌数は24時間後で8倍に増大した．この結果から，安春川に流入する処理水は大腸菌の増殖を可能にする条件が整っており，塩素の効果がなくなれば大腸菌が再増殖することが示唆された．河川水中のuidA遺伝子量は約1.9×10^4 copies/L-河川水であった．4℃で72時間維持した場合には遺伝子量はほとんど変化しなかった．大腸菌1細胞あたりのuidA遺伝子のコピー数を1と仮定すると，河川水中の培養可能な大腸菌数はわずか0.05%となる．このため，uidA遺伝子量はほとんど変化しなかったことがわかった．
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| Research Progress Status |
令和5年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和5年度が最終年度であるため、記入しない。
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Report
(4 results)
Research Products
(34 results)
