2016 Fiscal Year Annual Research Report
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26289181
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
小熊 久美子 東京大学, 先端科学技術研究センター, 准教授 (00361527)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
春日 郁朗 東京大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (20431794)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | 水処理 / 紫外線 / 消毒 / 発光ダイオード / LED / 生物膜 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は、給水栓における浄水の安全性を担保する技術として、紫外線発光ダイオード(UV-LED)の利用を提案するものである。UV-LEDは、小規模なシステムに有利な小型無水銀光源である。そこで、給水の直前で使用の都度に水を処理するPoint-of-Use型の浄水装置や、集落規模の飲料水供給施設など、いわゆる個別分散型水システムへのUV-LED適用を想定して研究を展開した。
H28年度は、蛇口取り付け型の装置を意識して浄水膜とUV-LEDの併用に着目し、膜の前にUV-LEDを設置して後段の膜ファウリングを抑制する可能性について実験的に検討した。はじめに、UV-LED照射前後の水道水中の従属栄養細菌をゲノムシーケンシングに供し、群集構造を理解した。種によって紫外線耐性に著しい差があり、特にメチロバクテリウムは紫外線耐性が高いことを理解した。そこで、水道水由来のメチロバクテリウムを単離・集積培養し、UV-LEDによる不活化特性を明らかにした。
また、日和見感染症の原因菌として知られ生物膜を形成しやすい緑膿菌に着目した。緑膿菌純粋株を水道水に添加し、UV-LEDを照射して照射後7日間にわたる増殖状況を調べるとともに、UV-LED照射ありと照射なしの試料を精密膜ろ過装置に供給し、膜間差圧の変化を追跡した。その結果、UV-LED照射後少なくとも2日間は緑膿菌の増殖を抑制できることが判明した。さらに、事前にUV-LEDを照射すると、照射しない場合に比べて後段のろ過膜が目詰まりしやすくなることが判明し、膜ろ過とUV-LEDの併用では適用順が重要と判明した。なお、この知見は、事前の紫外線照射で膜閉塞を抑制できたとする既往研究とは逆の結果であり、今後はメカニズムの現象論的理解が求められる。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
当初計画をほぼ完了し、相応の研究成果を得ている。なお、研究期間を延長したのは進捗が遅れたためではなく、当初計画どおりに実施した病原微生物（アデノウイルス、レジオネラ属菌など）の実験結果について、社会的インパクトを考慮して慎重に再現性を検証すべきと判断したためである。
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| Strategy for Future Research Activity |
H28年度に実施した病原微生物を含む各種微生物の不活化特性について、再現性を検証する。また、UV-LED照射後にろ過膜が目詰まりしやすくなる現象について、分子生物学的手法などを取り入れながらメカニズムの解明を目指す。
装置設計の観点では、メチロバクテリウムなど紫外線消毒に耐性の高い種の不活化特性を評価し、将来のUV-LED浄水装置の設計に資する基礎的知見を整理する。また、発光ピーク波長の異なるUV-LED素子を複数試験し、費用対効果の観点も取り入れながら、水処理への応用に適した素子の要件を論じる。
最後に、期間全体の研究成果を総括し、UV-LEDを利用した浄水装置の有効性を論じる。実用化へ向けた課題を整理し、将来の研究展開や社会実装に資する知見を集積する。成果の社会発信に注力し、学術分野への発信（学会発表、学術誌での論文発表など）に加え、協力企業とのプレス発表、ホームページでの研究成果紹介など、学術界以外からもアクセスしやすい媒体を通じて情報を発信する。
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| Causes of Carryover |
当初計画どおり、水系感染症の原因となる病原微生物の複数種を対象とした不活化実験を平成28年度に実施したが、知見の社会的影響の大きさを鑑み、慎重に再現性を確認するために期間延長を求めた。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
微生物実験に習熟した博士研究員の6ヶ月分の人件費および実験消耗品費として使用する。
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Research Products
(21 results)
