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紫外発光ダイオードを利用した電源自立型水処理システムの開発と実証

研究課題

研究課題/領域番号 17H03329
研究種目

基盤研究(B)

配分区分補助金
応募区分一般
研究分野 土木環境システム
研究機関東京大学

研究代表者

小熊 久美子  東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 准教授 (00361527)

研究分担者 春日 郁朗  東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 准教授 (20431794)
研究期間 (年度) 2017-04-01 – 2020-03-31
研究課題ステータス 完了 (2020年度)
配分額 *注記
17,290千円 (直接経費: 13,300千円、間接経費: 3,990千円)
2019年度: 4,030千円 (直接経費: 3,100千円、間接経費: 930千円)
2018年度: 4,680千円 (直接経費: 3,600千円、間接経費: 1,080千円)
2017年度: 8,580千円 (直接経費: 6,600千円、間接経費: 1,980千円)
キーワード浄水処理 / 消毒 / 紫外線 / UV / 発光ダイオード / LED / 分散型水処理 / 太陽電池 / 分散型水システム / 個別分散型 / 水処理 / バイオフィルム / 無電源
研究成果の概要

本研究では、波長の異なる紫外発光ダイオード(UV-LED)による水中微生物(病原微生物および指標微生物)の不活化特性を明らかにした。また、流水式のUV-LED装置を用いた国内外の実証試験により、分散型水処理技術としてのUV-LED装置の有効性と課題を示した。特に、太陽電池駆動による電源自立型UV-LED水処理システムを立案し、プロトタイプを作成し、オフグリッドな離島で実証データを取得したことで、今後の装置開発に資する知見を得た。
本研究により、大規模集約的な水道施設では対応し難い地域や状況において、分散型処理としてUV-LEDを活用し、安全な飲み水の安定供給を実現する可能性が示された。

研究成果の学術的意義や社会的意義

UV-LEDによる微生物不活化について、様々な細菌・ウイルスの波長ごとの不活化特性を実験的に明らかにし、一覧表に整理して、後続研究や今後の装置開発に資する基礎データを提供した。UV-LED水処理の研究は実験室規模の知見がほとんどである中、実際に装置を使用する場を想定して実証試験を複数実施した本研究は、新規性の観点で学術的に、また実装へ繋がる端緒という観点で社会的に、意義が高い。
本研究の成果は、国内外の学会や学術論文、寄稿文として積極的に社会発信した。また、実証試験に協力した行政や住民に対して知見を随時フィードバックし、将来の持続可能な水供給の在り方について再考頂くきっかけとなるよう努めた。

報告書

(4件)
  • 2020 研究成果報告書 ( PDF )
  • 2019 実績報告書
  • 2018 実績報告書
  • 2017 実績報告書
  • 研究成果

    (64件)

すべて 2021 2020 2019 2018 2017 その他

すべて 国際共同研究 (2件) 雑誌論文 (15件) (うち国際共著 5件、 査読あり 14件、 オープンアクセス 8件) 学会発表 (45件) (うち国際学会 18件、 招待講演 23件) 備考 (2件)

  • [国際共同研究] ブリティッシュコロンビア大学(カナダ)

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [国際共同研究] ブリティッシュコロンビア大学(カナダ)

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [雑誌論文] Experimental and computational evaluation of a flow-through UV-LED reactor for MS2 and adenovirus inactivation2021

    • 著者名/発表者名
      Majid Keshavarzfathy, Yamato Hosoi, Kumiko Oguma, Fariborz Taghipour
    • 雑誌名

      Chemical Engineering Journal

      巻: 407 ページ: 127058-127058

    • DOI

      10.1016/j.cej.2020.127058

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Applicability of infectivity assay for the quantification of infectious human adenovirus genotype 5 in UV-irradiated wastewater2021

    • 著者名/発表者名
      Surapong Rattanakul and Kumiko Oguma
    • 雑誌名

      Journal of Water and Health

      巻: 19(1) 号: 1 ページ: 67-78

    • DOI

      10.2166/wh.2020.224

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] 分散型水処理技術としての活用を想定した紫外発光ダイオード (UV-LED) 装置の実証2020

    • 著者名/発表者名
      小熊久美子、渡邊真也
    • 雑誌名

      水環境学会誌

      巻: 43 号: 4 ページ: 119-126

    • DOI

      10.2965/jswe.43.119

    • NAID

      130007872078

    • ISSN
      0916-8958, 1881-3690
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Evaluation of groundwater quality and reverse osmosis water treatment plants in the endemic areas of Chronic Kidney Disease of Unknown Etiology (CKDu) in Sri Lanka2020

    • 著者名/発表者名
      Sachithra Imbulana, Kumiko Oguma, Satoshi Takizawa
    • 雑誌名

      Science of The Total Environment

      巻: 745 ページ: 140716-140716

    • DOI

      10.1016/j.scitotenv.2020.140716

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] 紫外発光ダイオード(UV-LED)を用いた消毒技術2020

    • 著者名/発表者名
      小熊久美子
    • 雑誌名

      日本防菌防黴学会誌

      巻: 48(8) ページ: 351-354

    • NAID

      40022328108

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [雑誌論文] 深紫外LEDを用いた紫外線のパルス照射による大腸菌の不活化2019

    • 著者名/発表者名
      佐渡友康、小熊久美子、橋本崇史、風間しのぶ、滝沢智
    • 雑誌名

      土木学会論文集G(環境)

      巻: 75 号: 7 ページ: III_91-III_96

    • DOI

      10.2208/jscejer.75.7_III_91

    • NAID

      130007814677

    • ISSN
      2185-6648
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] 凝集状態にある大腸菌の紫外線不活化特性2019

    • 著者名/発表者名
      政池美映、小熊久美子、橋本崇史、滝沢智
    • 雑誌名

      土木学会論文集G(環境)

      巻: 75 号: 7 ページ: III_85-III_90

    • DOI

      10.2208/jscejer.75.7_III_85

    • NAID

      130007814684

    • ISSN
      2185-6648
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Technosocial feasibility analysis of solar-powered UV-LED water treatment system in a remote island of Guimaras, Philippines2019

    • 著者名/発表者名
      Yu Jeco Bernice Mae F., Larroder Aris C., Oguma Kumiko
    • 雑誌名

      Journal of Photonics for Energy

      巻: 9 号: 04 ページ: 043105-043105

    • DOI

      10.1117/1.jpe.9.043105

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Inactivation of health-related microorganisms in water using UV light-emitting diodes2019

    • 著者名/発表者名
      Kumiko Oguma, Surapong Rattanakul, Mie Masaike
    • 雑誌名

      Water Science and Technology: Water Supply

      巻: 19 (5) 号: 5 ページ: 1507-1514

    • DOI

      10.2166/ws.2019.022

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書 2017 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Inactivation kinetics and efficiencies of UV-LEDs against Pseudomonas aeruginosa, Legionella pneumophila, and surrogate microorganisms2018

    • 著者名/発表者名
      Surapong Rattanakul and Kumiko Oguma
    • 雑誌名

      Water research

      巻: 130 ページ: 31-37

    • DOI

      10.1016/j.watres.2017.11.047

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書 2017 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Effects of UV Irradiation by Light Emitting Diodes on Heterotrophic Bacteria in Tap Water2018

    • 著者名/発表者名
      Kumiko Oguma, Kaori Kanazawa, Ikuro Kasuga and Satoshi Takizawa
    • 雑誌名

      Photochemistry and Photobiology

      巻: 94(3) 号: 3 ページ: 570-576

    • DOI

      10.1111/php.12891

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書 2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 紫外発光ダイオードによる腸炎ビブリオ(<i>Vibrio parahaemolyticus</i>)の不活化2018

    • 著者名/発表者名
      政池美映, 小熊久美子, 橋本崇史, 滝沢 智
    • 雑誌名

      土木学会論文集G(環境)

      巻: 74 号: 7 ページ: III_225-III_230

    • DOI

      10.2208/jscejer.74.III_225

    • NAID

      130007627359

    • ISSN
      2185-6648
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書 2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Inactivation of feline calicivirus using ultraviolet light-emitting diodes2018

    • 著者名/発表者名
      Kumiko Oguma
    • 雑誌名

      FEMS Microbiology Letters

      巻: 365(18) 号: 18 ページ: 1-4

    • DOI

      10.1093/femsle/fny194

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書 2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 紫外発光ダイオード(UV-LED)の水処理光源としての魅力2017

    • 著者名/発表者名
      小熊 久美子
    • 雑誌名

      用水と廃水

      巻: 59 ページ: 177-281

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 大腸菌の不活化と光回復を考慮した紫外発光ダイオード(UV-LED)の評価2017

    • 著者名/発表者名
      細井山豊, 小熊久美子, 滝沢智
    • 雑誌名

      土木学会論文集G(環境)

      巻: 73 号: 7 ページ: III_337-III_343

    • DOI

      10.2208/jscejer.73.III_337

    • NAID

      130006602867

    • ISSN
      2185-6648
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] UV disinfection the achievements and prospects for the future2021

    • 著者名/発表者名
      Kumiko Oguma
    • 学会等名
      International UV Association Workshop
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 紫外LEDを用いた太陽電池駆動型水処理装置の実証試験と電力に関するシナリオ分析2021

    • 著者名/発表者名
      佐渡友康、小熊久美子、風間しのぶ、滝沢智
    • 学会等名
      第55回日本水環境学会年会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 紫外線と塩素の併用による水中の2-メチルイソボルネオール分解に関する基礎的検討2021

    • 著者名/発表者名
      小熊久美子、佐渡友康
    • 学会等名
      第55回日本水環境学会年会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 紫外線を利用した水処理技術の最前線2020

    • 著者名/発表者名
      小熊久美子
    • 学会等名
      InterAqua 2020
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 紫外線を利用した水処理技術の世界動向と将来展望2020

    • 著者名/発表者名
      小熊久美子
    • 学会等名
      第9回機能性バイオミニシンポジウム
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 山間地における紫外発光ダイオード(UV-LED)水消毒装置の実証2020

    • 著者名/発表者名
      小熊久美子、渡邊真也
    • 学会等名
      第23回日本水環境学会シンポジウム
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 深紫外LEDによる水の消毒2020

    • 著者名/発表者名
      小熊久美子
    • 学会等名
      GaNコンソーシアム 2020年度光デバイスWG講演会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 深紫外LEDによる殺菌応用の最新動向2020

    • 著者名/発表者名
      小熊久美子
    • 学会等名
      三重大学北勢サテライト研究会セミナー
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Sustainable Water Use: A Future Perspective2019

    • 著者名/発表者名
      Kumiko Oguma
    • 学会等名
      UNIDO (国連工業開発機関) Workshop
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 適応策としての浄水技術の新展開2019

    • 著者名/発表者名
      小熊久美子
    • 学会等名
      「Future Earth時代における地球表層システム科学と防災・減災研究」シンポジウム
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] UV Disinfection of Water: Current Status and Future Perspectives2019

    • 著者名/発表者名
      Kumiko Oguma
    • 学会等名
      International Symposium on Water Supply Technology, Yokohama
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Toward Safe, Stable and Sustainable Water Supply in Asia2019

    • 著者名/発表者名
      Kumiko Oguma
    • 学会等名
      1st Symposium of JSPS Core-to-Core Program “Center of Excellence in Health Risk Assessment for Adaptation to Climate Change”
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] UV Disinfection: It's Achievements and Forefronts with focus on UV-LEDs2019

    • 著者名/発表者名
      Kumiko Oguma
    • 学会等名
      International UV Association (IUVA) Asia Symposium
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 紫外線消毒の動向と展望2019

    • 著者名/発表者名
      小熊久美子
    • 学会等名
      第11回JWRC水道講座、2月、東京
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 水処理におけるUV殺菌技術の最新情報2019

    • 著者名/発表者名
      小熊久美子
    • 学会等名
      造水シンポジウム2018、2月、東京
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Responses of health-related microorganisms in water to UV-LED exposures2019

    • 著者名/発表者名
      Kumiko Oguma
    • 学会等名
      IUVA World Congress, February, Sydney, Australia
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Solar-powered ultraviolet light-emitting diodes (UV-LED) for inactivation of Escherichia coli in water2019

    • 著者名/発表者名
      Bernice Mae F. Yu Jeco, Yamato Hosoi and Kumiko Oguma
    • 学会等名
      第53回日本水環境学会年会、3月、山梨
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 紫外線消毒が緑膿菌バイオフィルム中のEPS組成に及ぼす影響2019

    • 著者名/発表者名
      細井山豊、小熊久美子、橋本崇史、滝沢智
    • 学会等名
      第53回日本水環境学会年会、3月、山梨
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 大腸菌の凝集状態が紫外線不活化に及ぼす影響2019

    • 著者名/発表者名
      政池美映、小熊久美子、橋本崇史、滝沢智
    • 学会等名
      第53回日本水環境学会年会、3月、山梨
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 紫外線消毒の動向と展望2019

    • 著者名/発表者名
      小熊久美子
    • 学会等名
      第11回JWRC水道講座
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 水処理におけるUV殺菌技術の最新情報2019

    • 著者名/発表者名
      小熊久美子
    • 学会等名
      造水シンポジウム2018
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 大腸菌の凝集状態が紫外線不活化に及ぼす影響2019

    • 著者名/発表者名
      政池美映、小熊久美子、橋本崇史、滝沢智
    • 学会等名
      第53回日本水環境学会年会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 紫外線消毒が緑膿菌バイオフィルム中のEPS組成に及ぼす影響2019

    • 著者名/発表者名
      細井山豊、小熊久美子、橋本崇史、滝沢智
    • 学会等名
      第53回日本水環境学会年会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] Trend of Operation and Management of Water Supplies in Size and Location Diversity2018

    • 著者名/発表者名
      Mari Asami, Dai Simazaki, Kumiko Oguma, and Koichi Ohno
    • 学会等名
      IWA World Congress 2018, September, Tokyo.
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Inactivation Of Health-related Microorganisms In Water Using UV Light Emitting Diodes (UV-LEDs)2018

    • 著者名/発表者名
      Kumiko Oguma, Surapong Rattanakul and Mie Masaike
    • 学会等名
      IWA World Congress 2018, September, Tokyo.
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] UV Light-Emitting Diodes for Water Treatment2018

    • 著者名/発表者名
      Kumiko Oguma
    • 学会等名
      Water Treatment symposium organized by Tsinghua University, October, Suzhou, China
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 紫外発光ダイオードの水処理への応用2018

    • 著者名/発表者名
      小熊久美子
    • 学会等名
      光とレーザーの科学技術フェア2018、11月、東京
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] UV Light-Emitting Diodes for Disinfection of Water2018

    • 著者名/発表者名
      Kumiko Oguma
    • 学会等名
      Agricultural Biotechnology Symposium 2018 on Innovative Control Methods for Food Safety, November, Seoul, South Korea
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 紫外発光ダイオードによる腸炎ビブリオ(Vibrio parahaemolyticus)の不活化2018

    • 著者名/発表者名
      政池美映, 小熊久美子, 橋本崇史, 滝沢 智
    • 学会等名
      第55回環境工学研究フォーラム、12月、京都
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 深紫外LEDを利用した水処理 -研究最前線と将来展望-2018

    • 著者名/発表者名
      小熊久美子
    • 学会等名
      深紫外LEDで創生される産業連鎖フォーラム
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 細菌の細胞外高分子物質(EPS)産生に及ぼす紫外線照射の影響2018

    • 著者名/発表者名
      細井 山豊, 小熊 久美子, 橋本 崇史, 滝沢 智
    • 学会等名
      第52回日本水環境学会年会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] Effects Of UV-LEDs Irradiation On Biofilm Formation By Pseudomonas Aeruginosa2018

    • 著者名/発表者名
      Yamato Hosoi, Kumiko Oguma and Satoshi Takizawa
    • 学会等名
      IWA World Congress 2018
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Inactivation Of Health-related Microorganisms In Water Using UV Light Emitting Diodes (UV-LEDs)2018

    • 著者名/発表者名
      Kumiko Oguma, Surapong Rattanakul and Mie Masaike
    • 学会等名
      IWA World Congress 2018
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 紫外発光ダイオードの水処理への応用2018

    • 著者名/発表者名
      小熊久美子
    • 学会等名
      光とレーザーの科学技術フェア2018
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] UV Light-Emitting Diodes for Disinfection of Water2018

    • 著者名/発表者名
      Kumiko Oguma
    • 学会等名
      Agricultural Biotechnology Symposium 2018 on Innovative Control Methods for Food Safety
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] UV Light-Emitting Diodes for Water Treatment2018

    • 著者名/発表者名
      Kumiko Oguma
    • 学会等名
      Water Treatment symposium organized by Tsinghua University
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 紫外発光ダイオードによる腸炎ビブリオ(Vibrio parahaemolyticus)の不活化2018

    • 著者名/発表者名
      政池美映, 小熊久美子, 橋本崇史, 滝沢 智
    • 学会等名
      第55回環境学研究フォーラム
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] Protocol Development for the Detection of Human Adenovirus Serotype 5 in Wastewater with Infectivity Assay2017

    • 著者名/発表者名
      Surapong Rattanakul
    • 学会等名
      Water and Environment Technology Conference 2017
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Inactivation of Pseudomonas aeruginosa, Legionella pneumophila and Common Indicator Microorganisms by UV-LEDs at Different Wavelengths2017

    • 著者名/発表者名
      Kumiko Oguma
    • 学会等名
      IUVA 2017 World Congress & Exhibition
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Spectral Impacts of UV-LEDs on the Efficiencies and Mechanisms of Virus Inactivation2017

    • 著者名/発表者名
      Surapong Rattanakul
    • 学会等名
      IUVA 2017 World Congress & Exhibition
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 紫外線を利用した水処理技術の最前線2017

    • 著者名/発表者名
      小熊久美子
    • 学会等名
      第20回日本水環境学会シンポジウム
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 大腸菌の不活化と光回復を考慮した紫外発光ダイオード(UV-LED)の評価2017

    • 著者名/発表者名
      細井山豊・小熊久美子・滝沢智
    • 学会等名
      第54回環境工学研究フォーラム
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] Expansion of UV Light-Emitting diodes, UV-LED's, to Water Treatment2017

    • 著者名/発表者名
      Kumiko Oguma
    • 学会等名
      IUVA Symposium: UV Technology Advancement For Water Environment
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 濁質が紫外線処理に及ぼす影響~地表水の水質変動を想定して2017

    • 著者名/発表者名
      小熊久美子
    • 学会等名
      JUVA技術セミナー
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 紫外発光ダイオードの水処理への展開2017

    • 著者名/発表者名
      小熊久美子
    • 学会等名
      第46回結晶成長国内会議(JCCG-46)
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 招待講演
  • [備考] 東京大学大学院工学系研究科都市工学専攻 小熊久美子

    • URL

      http://www.urbanwater.t.u-tokyo.ac.jp/oguma/

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書 2018 実績報告書
  • [備考] UV Solutions

    • URL

      https://uvsolutionsmag.com/articles/2020/deep-uv-led-equipment-in-operation-for-municipal-drinking-water-supply/

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書

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公開日: 2017-04-28   更新日: 2022-01-27  

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