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2017 年度 実績報告書

紫外発光ダイオードによる水中微生物の制御

研究課題

研究課題/領域番号 26289181
研究機関東京大学

研究代表者

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)

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) 2014-04-01 – 2018-03-31
キーワード水処理 / 紫外線 / 消毒 / 発光ダイオード / LED / バイオフィルム
研究実績の概要

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。小型、無水銀というUV-LEDの特徴を生かす利用方法として、給水の直前で使用の都度に水を処理するPoint-of-Use(POU)型の浄水装置、建物の入り口で処理するPoint-of-Entry(POE)型の浄水装置、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。
H29年度は、蛇口レベルでUV-LEDを適用した場合の水道水中の細菌叢変化を調べるため、POU型UV-LED装置と実際の水道水を用いてUV-LED照射前後の水道水中の従属栄養細菌叢の変化を調べた。その結果、UV-LED照射が選択圧となってUV耐性の高い細菌群が優占する現象を見出し、特にメチロバクテリウムが優占することを国際学術誌に発表した。消毒処理が選択圧となって一部の細菌群が優占する現象はあらゆる消毒技術において生じうるが、UV-LEDはPOUでの利用が合理的と考えられるため、処理水は直ちに利用される前提での水質管理が必要である。よって、特定種の優占が人の健康にどれほどの影響を与えうるか、慎重な検討が必要であることを指摘した。
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実験では、紫外線照射が引き金となって緑膿菌のストレス応答が活性化し、細胞外多糖体(Extracellular Polymeric Substances、EPS)を平時よりも多く生成する場合があることを見出した。この知見は、UV-LED処理がその後の給配水系統にバイオフィルム形成の促進などの悪影響をもたらす可能性を示唆しており、どのような条件でEPSの増産が生じるのか、今後の研究でより詳細に調査する必要性を見出した。

現在までの達成度 (段落)

29年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

29年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (15件)

すべて 2018 2017 その他

すべて 国際共同研究 (1件) 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 3件) 学会発表 (10件) (うち国際学会 4件、 招待講演 4件) 備考 (1件)

  • [国際共同研究] ブリティッシュコロンビア大学(カナダ)

    • 国名
      カナダ
    • 外国機関名
      ブリティッシュコロンビア大学
  • [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

      https://doi.org/10.1016/j.watres.2017.11.047

    • 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: Vol.59, No.4 ページ: 177-281

    • 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: Vol.73, No.7 ページ: Ⅲ_337-Ⅲ_343

    • 査読あり
  • [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
    • 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
    • 学会等名
      第52回日本水環境学会年会
  • [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
    • 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
    • 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
    • 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
  • [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
    • 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
    • 招待講演
  • [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
    • 学会等名
      第54回環境工学研究フォーラム
  • [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)
    • 招待講演
  • [備考] 東京大学 先端科学技術研究センター 小熊久美子

    • URL

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

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公開日: 2018-12-17  

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