2020 Fiscal Year Research-status Report
パルス電界法を応用した新規消毒技術の確立とその消毒メカニズムの解明に関する研究
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19K04668
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| Research Institution | Kitasato University |
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Principal Investigator |
古川 隼士 北里大学, 医療衛生学部, 講師 (90632729)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
上野 崇寿 大分工業高等専門学校, 電気電子工学科, 准教授 (30508867)
清 和成 北里大学, 医療衛生学部, 教授 (80324177)
亀井 樹 山梨大学, 大学院総合研究部, 助教 (80792168) [Withdrawn]
Amarasiri Mohan 北里大学, 医療衛生学部, 講師 (50815537)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | パルス電界 / 薬剤耐性菌 / 薬剤耐性遺伝子 / 消毒 / 下水処理 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究課題では、パルス電界（PEF）印加技術を水処理技術に応用し、近年の水環境における新たな問題である薬剤耐性菌（ARB）およびその耐性遺伝子（ARGs）の不活化に資する新規消毒法の開発を目指すものである。今年度は昨年度に引き続き、バンコマイシン耐性腸球菌（VRE）をモデルARBとして、PEF印加消毒の各消毒条件（電圧値、周波数、処理時間）を変動させて、不活化効果を明らかにするとともに、電気的パラメータとの関連性を検証した。その結果、VREおよびvanA遺伝子を効果的に削減できることを明らかにし、その不活化率は、それぞれ5log以上および4.4log以上を達成した。また、今回検証した電気的パラメータについて、不活化率との関連性を重回帰分析によって検証したところ、最も寄与度の高いパラメータは電圧値であることが明らかとなった。一方で、周波数は、VREおよびvanA遺伝子の不活化率に直接的に影響することはないが、処理時間に影響するパラメータであることが示唆された。不活化に適切な電圧値のもとで周波数を上昇させることで、より短い処理時間で高い不活化率を達成できることがわかった。処理時間を削減できることは、下水処理場の消毒槽の設置面積の小規模化に貢献できる可能性があるため、周波数についても実装の際には考慮すべきパラメータであることが示唆された。さらに、実下水二次処理水を採取して、消毒実験を実施する予定としていたが、新型コロナウイルス感染拡大で、所属機関における不要不急の出張禁止の措置から、当初予定していた毎月1回×12回の1年間を通じての下水試料の採取が実施できていない。出張の許可が下りた2020年10月、11月、および12月については調査を実施して、PEF印加技術による消毒効果に関する実験を実施してはいるものの計画通りに進んではいない状況である。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
4: Progress in research has been delayed.
Reason
本研究課題の目標の一つに実下水二次処理水を対象にパルス電界印加消毒実験を実施し、その消毒効果を明らかにすることを挙げている。この目標達成に関わる試料採取および一連の実験を2020年度4月頃より実施することを予定していたが、新型コロナウイルス感染拡大に伴う緊急事態宣言により、所属機関においても不要不急の出張を禁止する措置が取られた。そのため、当初年間12回（毎月1回）の下水処理場での試料採取の実施が、昨年度は2020年10月～12月の3回のみの実施にとどまっている。したがって、当初の予定よりは遅れている状況である。
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| Strategy for Future Research Activity |
2021年度は、できるだけ早い時期から下水処理場での試料採取（1回／毎月）および、一連のパルス電界印加消毒実験を実施したいと考えている。出張の許可が下りない場合は、資料提供先である下水処理場に、下水二次処理水の送付ができないか依頼する。また、同時に実下水二次処理水の水質およびインピーダンス値を測定して、水質とインピーダンス値との関連性を明らかにする。実下水二次処理水の水質変動に合わせた、目標とする消毒効果を達成できるPEF電圧印加処理条件を実下水二次処理水が手配できない場合は、下水二次処理水の水質に近い人工試料に所定濃度のバンコマイシン耐性腸球菌を添加したものを準備して不活化実験を試みる。また、PEF電圧印加消毒の不活化メカニズムの1つとして考えられる、細菌のプログラム細胞死様機構であるToxin-Antitoxin（TA）システム誘発に対するPEF電圧印加の関与についても究明していく予定である。
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| Causes of Carryover |
新型コロナウイルス感染拡大に伴い発表を予定していた国際会議が延期となったこと、また、不要不急の出張禁止措置によって下水処理場における試料採取が3回の実施のみにとどまったこと、および大分高専での共同実験が実施できなかったことから、旅費の支出がなかったためである。同時に、学生の入構禁止期間に実施できなかった実験に用いる試薬・器具類の購入による支出がなかったためである。使用計画としては、出張が可能となり次第、下水処理場での試料採取を実施し、それに伴う実験試薬・器具類を購入して、当初予定していた下水二次処理水の消毒実験を実施する。国際会議については、開催の目途がたっていないため旅費としての使用計画については未定である。
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