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2020 年度 実績報告書

紫外発光ダイオードを利用した分散型水処理の多地点実証と下水再生処理への展開

研究課題

研究課題/領域番号 20H00257
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) 2020-04-01 – 2024-03-31
キーワード紫外発光ダイオード(UV-LED) / 消毒 / 浄水処理 / 下水再生処理 / 薬剤耐性
研究実績の概要

分散型の飲用水処理技術としてUV-LED装置を利用することを想定し、水質、気候、社会的背景等の異なる多地点での実証試験を計画した。試験候補地として、これまでに研究連携実績がある協力者の助力を得て、ベトナムの一般家庭、フィリピンの集落井戸、カナダの遠隔地集落、日本の山間集落を挙げ、それぞれに実証試験の実施可能性を具体的に検討した。ただし、海外の候補地3地点については新型コロナウイルス感染症の世界的流行により当面の実施を見送ることとなり、特にフィリピンの集落での実証については協力者及び集落住民の意向により実施を断念した。ベトナムについては、過去にハノイで実施した蛇口取り付け型(Point-of-use, POU型)装置の一般家庭における実証データの再検証を軸に、必要に応じて2023年度以降に追加調査を実施することとした。カナダについては2023年度内の試験実施を目指し、2022年度後半に現地研究協力者とともに準備を再開した。また2022年度後半には、フィリピンでの実証を断念した代替として、アジアの他地域における実証候補地の検討に着手した。一方、国内では、原水水質や気候の異なる3地点で実証試験を実施した。得られた実証データを現地の関係者(行政担当者、集落住民など)に開示し意見交換を定期的に行った。
下水再生処理への展開では、薬剤耐性菌及び薬剤耐性遺伝子への紫外線照射の影響について実験室規模で調査した。紫外線照射によりプラスミドの水平伝達率が有意に変化するか、基礎的実験を継続した。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

2020年度および2021年度は新型コロナウイルス感染症の影響により海外での実証を一切実施できず、計画より遅れを取ったが、国内での実証試験を3カ所で実施し一定の知見を得た。

今後の研究の推進方策

UV-LEDを小規模分散型の浄水処理技術として活用する検討を継続する。集落や宅内給水栓など実際の適用場に近い環境のもと、長期的な実証試験を行う。加えて、飲み水以外の処理、例えば水産養殖の水処理などへのUV-LED処理適用についても検討する。数か月から1年程度の連続運転による実証を基本とし、性能の経時変化や装置内汚れの発生などを追跡する。一方、下水再生処理へのUV-LED適用を想定し、UV-LED照射による薬剤耐性菌および薬剤耐性遺伝子を調べる基礎実験を行う。
また、UV-LED技術に関する分野横断の勉強会を立ち上げる。特に、国内のUV-LEDの供給サイドの企業・研究者と需要サイドの企業・研究者が意見交換する場を大学が結節点となって設定し、技術開発の動向や社会ニーズの変化などを多くの関係者が共有できる場とする。

  • 研究成果

    (57件)

すべて 2023 2022 2021 2020 その他

すべて 雑誌論文 (16件) (うち国際共著 10件、 査読あり 16件、 オープンアクセス 16件) 学会発表 (40件) (うち国際学会 11件、 招待講演 17件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Inactivation kinetics of 280 nm UV-LEDs against Mycobacterium abscessus in water2023

    • 著者名/発表者名
      Jack Jia Xin Song, Kumiko Oguma and Satoshi Takizawa
    • 雑誌名

      Scientific Reports

      巻: 13 ページ: 2186

    • DOI

      10.1038/s41598-023-29338-w

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] 省電力長距離通信を利用した簡易無線モジュールによる小規模水供給施設の遠隔監視2023

    • 著者名/発表者名
      渡邊 真也, 小熊 久美子
    • 雑誌名

      水環境学会誌

      巻: 46(1) ページ: 11-19

    • DOI

      10.2965/jswe.46.11

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] 海外における小規模水供給施設の実態と課題2022

    • 著者名/発表者名
      小熊 久美子
    • 雑誌名

      保健医療科学

      巻: 71 ページ: 234~240

    • DOI

      10.20683/jniph.71.3_234

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] A Simple and Practical Method for Fluence Determination in Bench-Scale UV-LED setups2022

    • 著者名/発表者名
      Shinya Watanabe and Kumiko Oguma
    • 雑誌名

      Photochemistry and Photobiology

      巻: 99(1) ページ: 19-28

    • DOI

      10.1111/php.13668

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Groundwater quality analyses in off-grid tropical island2022

    • 著者名/発表者名
      Achilles E. Espaldon, Bernice Mae Yu Jeco-Espaldon, Tomoyasu Sado, Chuckcris P. Tenebro, Doralyn S. Dalisay, Kumiko Oguma, Jonel P. Saludes
    • 雑誌名

      Water and Environment Journal

      巻: 36(4) ページ: 644-655

    • DOI

      10.1111/wej.12804

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Seasonal Variations in Groundwater Quality and Hydrogeochemistry in the Endemic Areas of Chronic Kidney Disease of Unknown Etiology (CKDu) in Sri Lanka2021

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

      Water

      巻: 13 ページ: 3356~3356

    • DOI

      10.3390/w13233356

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] UV inactivation of viruses in water: its potential to mitigate current and future threats of viral infectious diseases2021

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

      Japanese Journal of Applied Physics

      巻: 60 ページ: 110502~110502

    • DOI

      10.35848/1347-4065/ac2b4f

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Comparative effectiveness of membrane technologies and disinfection methods for virus elimination in water: A review2021

    • 著者名/発表者名
      Chen Chao、Guo Lihui、Yang Yu、Oguma Kumiko、Hou Li-an
    • 雑誌名

      Science of The Total Environment

      巻: 801 ページ: 149678~149678

    • DOI

      10.1016/j.scitotenv.2021.149678

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] UV light-emitting diode (UV-LED) at 265 nm as a potential light source for disinfecting human platelet concentrates2021

    • 著者名/発表者名
      Hayashi Tomoya、Oguma Kumiko、Fujimura Yoshihiro、Furuta Rika A.、Tanaka Mitsunobu、Masaki Mikako、Shinbata Yasuhito、Kimura Takafumi、Tani Yoshihiko、Hirayama Fumiya、Takihara Yoshihiro、Takahashi Koki
    • 雑誌名

      PLOS ONE

      巻: 16 ページ: e0251650

    • DOI

      10.1371/journal.pone.0251650

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] 紫外線照射が緑膿菌のバイオフィルム形成に及ぼす影響2021

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

      土木学会論文集G(環境)

      巻: 77(7) ページ: III_93-102

    • DOI

      10.2208/jscejer.77.7_III_93

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Groundwater as a potential cause of chronic kidney disease of unknown etiology (CKDu) in Sri Lanka2021

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

      A review Journal of Water and Health

      巻: 19 (3) ページ: 393-410

    • DOI

      10.2166/wh.2021.079

    • 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) ページ: 67-78

    • DOI

      10.2166/wh.2020.224

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [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
    • 雑誌名

      Chemical Engineering Journal

      巻: 407 ページ: 127058

    • DOI

      10.1016/j.cej.2020.127058

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Design of concentrator multijunction solar modules for UV-LED disinfection of water in off-the-grid areas2020

    • 著者名/発表者名
      Bernice Mae F. Yu Jeco, Achilles E. Espaldon, Tomoyasu Sado, Kentaroh Watanabe, Kumiko Oguma, Yoshitaka Okada
    • 雑誌名

      2020 47th IEEE Photovoltaic Specialists Conference

      巻: - ページ: 0274-0278

    • DOI

      10.1109/PVSC45281.2020.9300378

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [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

    • DOI

      10.1016/j.scitotenv.2020.140716

    • 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

      水環境学会会誌

      巻: 43(4) ページ: 119-126

    • DOI

      10.2965/jswe.43.119

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] 小規模水供給施設に適した 消毒技術の検討2023

    • 著者名/発表者名
      小熊久美子
    • 学会等名
      厚生労働科学研究シンポジウム「小規模水供給システム研究の進展」
    • 招待講演
  • [学会発表] 小規模水供給施設の実態と 消毒技術の検討2023

    • 著者名/発表者名
      小熊久美子
    • 学会等名
      水道実務技術指導者研究集会
  • [学会発表] Disinfection by-products formation and dissolved organic matter alteration by UV/chlorine treatment of a river water sample2023

    • 著者名/発表者名
      LIU Xinyue, Kumiko Oguma
    • 学会等名
      日本水環境学会紫外線を利用した水処理技術研究委員会ワークショップ
  • [学会発表] Inactivation kinetics of 280 nm UV-LEDs against Mycobacterium abscessus in water2023

    • 著者名/発表者名
      Jack Jia Xin Song, Kumiko Oguma
    • 学会等名
      日本水環境学会紫外線を利用した水処理技術研究委員会ワークショップ
  • [学会発表] 水道水への紫外線照射が塩素消毒副生成物に及ぼす影響2023

    • 著者名/発表者名
      鶴野葉月、小熊久美子
    • 学会等名
      日本水環境学会紫外線を利用した水処理技術研究委員会ワークショップ
  • [学会発表] UV-LEDを利用した消毒技術2023

    • 著者名/発表者名
      小熊久美子
    • 学会等名
      応用電子物性分科会、研究例会、公衆衛生と安全・安心を守る材料デバイス技術
    • 招待講演
  • [学会発表] Data analysis of virus sensitivity to ultraviolet (UV) radiation2022

    • 著者名/発表者名
      Surapong Rattanakul, Kumiko Oguma
    • 学会等名
      The 13th International Symposium on Southeast Asian Water Environment (SEAWE-13)
    • 国際学会
  • [学会発表] Fluence rate modeling using ray tracing simulation for water disinfection reactors with ultraviolet light-emitting diodes2022

    • 著者名/発表者名
      Jack Jia Xin Song , Kumiko Oguma, Satoshi Takizawa
    • 学会等名
      The 13th International Symposium on Southeast Asian Water Environment (SEAWE-13)
    • 国際学会
  • [学会発表] Identification of fecal contamination source and enteric viruses in groundwater in the special region of Yogyakarta province, Indonesia2022

    • 著者名/発表者名
      Shunsuke Oka, Shinobu Kazama, Kumiko Oguma, Satoshi Takizawa
    • 学会等名
      The 13th International Symposium on Southeast Asian Water Environment (SEAWE-13)
    • 国際学会
  • [学会発表] Innovative UV-LED applications to drinking water and wastewater treatment systems for sustainable water management in future communities2022

    • 著者名/発表者名
      Kumiko Oguma
    • 学会等名
      Water Treatment and Supply in Germany, and Japan-Germany-Czech Republic International Research Collaboration on UV-LED Applicatoins to Water Treatment
    • 国際学会
  • [学会発表] 山間集落における水供給施設の管理負担軽減に関する検討-LPWA通信モジュール活用による施設の遠隔監視-2022

    • 著者名/発表者名
      渡邊真也、小熊久美子
    • 学会等名
      第101回水道研究発表会
  • [学会発表] Application of UV-LEDs for water disinfection2022

    • 著者名/発表者名
      Kumiko Oguma
    • 学会等名
      Special international seminar at Masaryk University, Bruno
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] UV照射血小板製剤の保存時の変化2022

    • 著者名/発表者名
      林智也、藤村吉博、小熊久美子(他10名)
    • 学会等名
      第70回 日本輸血・細胞治療学会総会
  • [学会発表] ACHIEVING SDG6 IN THE COVID 19 CRISIS: Role of Science and Education2022

    • 著者名/発表者名
      Kumiko Oguma
    • 学会等名
      World Water Day 2022 Webinar ‘Water, the SDGs and COVID-19'
    • 招待講演
  • [学会発表] Effects of UV-LED irradiation of E. coli on transformation towards antibiotic resistance2022

    • 著者名/発表者名
      Achilles Espaldon, Kumiko Oguma
    • 学会等名
      第56回日本水環境学会年会
  • [学会発表] 紫外線処理に関する最新の動向と小規模施設への適用について2022

    • 著者名/発表者名
      小熊久美子
    • 学会等名
      神奈川県央地域及び県西地域「水道事業の広域化等に関する検討会」
    • 招待講演
  • [学会発表] Application of UV-LEDs for sustainable water treatment and supply2021

    • 著者名/発表者名
      Kumiko Oguma
    • 学会等名
      Pacific Chemistry (Pacifichem) 2021
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 遠隔地でも持続可能な小規模分散型水処理の提案と実証2021

    • 著者名/発表者名
      小熊久美子
    • 学会等名
      東大水フォーラム公開シンポジウム「持続可能な社会と水」
  • [学会発表] UV-LEDs for Water Disinfection: The Forefront of Research and Application2021

    • 著者名/発表者名
      Kumiko Oguma
    • 学会等名
      7th International Forum on, Wide Bandgap Semiconductors (IFWS 2021) & 18th China, International Forum on Solid State Lighting (SSLCHINA 2021)
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 紫外線照射が緑膿菌のバイオフィルム形成に及ぼす影響2021

    • 著者名/発表者名
      渡邊真也、小熊久美子
    • 学会等名
      第58回環境工学研究フォーラム
  • [学会発表] 紫外線を利用した水の消毒2021

    • 著者名/発表者名
      小熊久美子
    • 学会等名
      技術セミナー「紫外線の基礎とその応用技術」
  • [学会発表] 紫外線消毒の原理と水処理への応用2021

    • 著者名/発表者名
      小熊久美子
    • 学会等名
      抗菌・抗ウイルス講座(神奈川県立産業技術総合研究所)
  • [学会発表] 分散型水処理としての紫外線消毒の実証2021

    • 著者名/発表者名
      小熊久美子
    • 学会等名
      第24 回日本水環境学会シンポジウム
  • [学会発表] 紫外線を利用した水中カビ臭物質の分解2021

    • 著者名/発表者名
      小熊久美子
    • 学会等名
      第24 回日本水環境学会シンポジウム
  • [学会発表] 紫外 LED による消毒技術の動向と展望2021

    • 著者名/発表者名
      小熊久美子
    • 学会等名
      日本防菌防黴学会第 48 回年次大会
    • 招待講演
  • [学会発表] 環境技術の実証研究における住民参加の取り組み2021

    • 著者名/発表者名
      小熊久美子
    • 学会等名
      土木学会環境技術思想小委員会講演会
    • 招待講演
  • [学会発表] UV disinfection for decentralized water supply systems in remote areas and communities2021

    • 著者名/発表者名
      Kumiko Oguma
    • 学会等名
      Canada and Japan Joint Research Meeting on Small Water Supply Systems
    • 国際学会
  • [学会発表] UV-LEDを利用した水処理技術2021

    • 著者名/発表者名
      小熊久美子
    • 学会等名
      フォトンテクノロジー技術部会
    • 招待講演
  • [学会発表] 紫外LEDによる水の消毒2021

    • 著者名/発表者名
      小熊久美子
    • 学会等名
      電気学会パワー光源システム技術動向調査専門委員会
    • 招待講演
  • [学会発表] UV-LEDを利用した水処理技術2021

    • 著者名/発表者名
      小熊久美子
    • 学会等名
      第1回フォトンテクノロジー技術部会Web講演会
    • 招待講演
  • [学会発表] UV-LEDs for water disinfection: The forefront of research and applications2021

    • 著者名/発表者名
      Kumiko Oguma
    • 学会等名
      The International Conference on UV LED Technologies & Applications(ICULTA) 202
    • 国際学会 / 招待講演
  • [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
  • [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
  • [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
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 紫外発光ダイオード(UV‐LED)を利用した水の消毒2021

    • 著者名/発表者名
      小熊久美子
    • 学会等名
      地域ぐるみの小規模水道管理システム実証報告会、北海道立総合研究機構・地球研サニテーションプロジェクト
  • [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
    • 招待講演
  • [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
    • 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
  • [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
    • 招待講演
  • [学会発表] Innovative UV-LED applications to drinking water and wastewater treatment systems for sustainable water management in future communities2020

    • 著者名/発表者名
      Kumiko Oguma
    • 学会等名
      JST-SICORP CONCERT Kickoff meeting online
    • 国際学会
  • [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/

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公開日: 2023-12-25  

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