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Exploring the potential for microbial control using alternating electric fields in water treatment processes

探索在水处理过程中使用交变电场控制微生物的潜力

基本信息

批准号：
22K18824
负责人：
飛野智宏
金额：
$ 4.08万
依托单位：
The University of Tokyo
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
财政年份：
2022
资助国家：
日本
起止时间：
2022-06-30 至 2025-03-31
项目状态：
未结题

项目摘要

本研究は、交流電場の特性を活かした従来とは全く異なる電気的微生物制御の可能性を探索することを目的とし、交流電場が水中の微生物の代謝・増殖に及ぼす影響とその原理解明を進めるものである。今年度は、純菌株（大腸菌、緑膿菌）を用いて、浮遊および付着状態（バイオフィルム）での細胞増殖に及ぼす交流電場の影響を検討した。大腸菌を用いた浮遊系試験では、10～20 MHz、1 V/cmの交流電場を与えると増殖速度が低下（比増殖速度が20-24%減少）したことから、交流電場により増殖が抑制されること、またそれが周波数依存的に生じることが確認できた。電場強度を変えた試験の結果、増殖抑制効果が電場強度に依存することも明らかとなった。これらの影響が電極表面における電気化学的反応や細胞-電極間と接触によるものであるかどうかを検証した結果、いずれの可能性も否定され、影響は電極表面ではなく与えられた電場により引き起こされているという確証が得られた。興味深いことに、電場を与えると細胞長が増大する現象がみられた。このことから、電場が細胞分裂に何らかの影響を及ぼしていることが示唆された。フローセルを用いた付着系試験においても、浮遊系試験と同様の増殖抑制効果（壁面付着細胞数の減少）が確認された。この影響は緑膿菌でも再現された。いずれもグラム陰性の桿菌であり結論の一般化は尚早だが、異なる細菌種に対しても共通する影響が生じる可能性が示唆された。電場が細菌細胞の壁面への付着／脱離に及ぼす影響を評価した結果、試した条件の範囲においては特に大きな影響は見られなかった。このことから、今回観察された付着細胞数の減少はおおむね増殖抑制効果によるものと考えられた。

In this study, the characteristics of AC electric field and its characteristics are used to explore the possibility of microbiological control of full-scale electrical power generation. The purpose of this study is to explore the microbial colonization of microorganisms in the water of AC electric field and to explain the principles of microbiological control. This year, strains of bacteria and bacteria (big fungus, fungus) are in the status of cell colonization, cell colonization and alternating current computer field. The colonization rate is low (less than 20-24%) in 10: 20 MHz, 1 V/cm AC power field, 10-20 mol