炭素安定同位体を用いた畜産廃棄物由来病原ウイルスの微生物燃料電池における挙動解析

使用稳定碳同位素分析微生物燃料电池中牲畜粪便衍生的病原病毒的行为

• 批准号: 14J06012
• 负责人: 伊藤 寿宏
• 金额: $ 1.09万
• 依托单位: Hokkaido University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2014
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2014-04-25 至 2016-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-14J06012/
• 关键词: 微生物燃料電池; ウイルス除去効率; ベイズ推定モデル; 左側打ち切りデータ; 下水処理プロセス; 下水再生水; ベイズ推定; 腸管系ウイルス; 内在性コントロール; MF-qPCR

本年度では，微生物燃料電池などの下水処理プロセスユニットに適用可能なウイルス除去効率の新規評価手法を構築し，国内下水処理場から得られた実データを用いてウイルス除去効率を評価した。下水再生水の利用に関するWHOガイドラインでは，下水再生水の用途に応じてウイルス除去率の目標値が設定されている。このウイルス除去効率の目標値を達成するように下水処理プロセスユニットを組み合わせる際，各ユニットの病原体除去効率が予め把握されている必要がある。しかしながら，水中のウイルス濃度は頻繁に検出下限値以下となり，不検出データを含むウイルス濃度データセット（左側打ち切りデータ）を用いて，除去効率を算出することは困難である。以上のような背景のもと，本研究では微生物燃料電池におけるウイルス除去効率を推定するための新規評価手法を構築し，国内下水処理場から得られた腸管系ウイルスの定量データを用いてウイルス濃度分布およびウイルス除去効率分布の推定を試みた。本研究では，ベイズ推定モデルを用いて，腸管系ウイルス濃度を確率分布として推定した。本研究で用いるベイズ推定モデルは，不検出データに検出限界値やゼロなどの特定の値を代入することなく，検出・不検出すべてのデータが対数正規分布に従うことを仮定し，ウイルス濃度分布を推定する手法である。本研究では，構築したモデルのテスト運用として，先行研究において国内の下水処理場の下水サンプル（未処理下水および二次処理水）から得られたアデノウイルス，ノロウイルスGIおよびノロウイルスGIIの定量PCRの結果を用いて，当該下水処理場の二次処理槽におけるウイルス除去効率を推定した。本年度では，ウイルス除去効率の新規評価手法を構築したとして，国際学会2件，国内学会2件および査読付き論文1編の形で研究成果を発表した。

在今年，建立了一种新的评估病毒去除效率的方法，该方法可以应用于诸如微生物燃料电池之类的污水处理工艺单元，并使用从家庭污水处理厂获得的实际数据评估了病毒去除效率。 WHO使用回收的污水设定目标值的WHO指南，取决于使用回收的污水水。当结合污水处理工艺单元以实现该病毒去除效率的目标值时，有必要事先了解每个单元的病原体去除效率。但是，水中的病毒浓度通常低于检测限，因此很难使用包含未检测数据的病毒浓度数据集（左侧审查数据）来计算去除效率。基于上述背景，这项研究构建了一种新的评估方法，以估计微生物燃料电池中病毒去除的效率，并试图使用从家庭污水处理工厂获得的肠道病毒进行定量数据来估计病毒浓度和去除病毒的效率的分布。在这项研究中，我们使用贝叶斯估计模型估计了肠病毒的浓度作为概率分布。这项研究中使用的贝叶斯估计模型是一种方法，该方法通过假设所有检测到的数据均遵循对数正态分布而无需代替特定值（例如检测限值）或未检测到的数据零，从而估计病毒浓度分布。在这项研究中，作为构造模型的测试操作，我们使用腺病毒，诺如病毒GI和诺如诺如病毒GII的定量PCR结果估计了污水处理厂的二级处理池中的病毒去除效率，在先前的研究中是从日本的污水样品（未经处理和二级处理水）中获得的。今年，我们介绍了两次国际会议，两个国内会议和一份同行评审的论文，声称我们已经建立了一种评估病毒去除效率的新方法。

项目成果

Evaluation of virus removal efficiency in a pilot-scale MBR with microfluidic quantitative PCR

使用微流控定量 PCR 评估中试规模 MBR 中的病毒去除效率

• 发表时间: 2015
• 作者: Toshihiro Ito;Satoshi Ishii;Takahiro Segawa;Yoshihito Nakahara;Satoshi Okabe and Daisuke Sano
• 通讯作者: Satoshi Okabe and Daisuke Sano

Bayesian estimation of virus removal efficiency in wastewater treatment plant based on left-censored dataset

基于左删失数据集的污水处理厂病毒去除效率贝叶斯估计

• 发表时间: 2015
• 作者: Toshihiro Ito;Tsuyoshi Kato;Hiroyuki Katayama;Satoshi Okabe and Daisuke Sano
• 通讯作者: Satoshi Okabe and Daisuke Sano

Estimation of concentration ratio of indicator to pathogen-related gene in environmental water based on left-ceonsored data

基于左删改数据估算环境水中指示剂与病原相关基因的浓度比

• DOI: 10.2166/wh.2015.029
• 发表时间: 2016
• 期刊: Journal of Water and Health
• 影响因子: 2.3
• 作者: Tsuyoshi Kato;Ayano Kobayashi;Toshihiro Ito;Takayuki Miura;Satoshi Ishii;Satoshi Okabe and Daisuke Sano
• 通讯作者: Satoshi Okabe and Daisuke Sano

ベイズモデルを用いた下水処理過程における病原ウイルス除去効率の定量評価

利用贝叶斯模型定量评价污水处理过程中病原病毒去除效率

• 发表时间: 2015
• 作者: Toshihiro Ito;Tsuyoshi Kato;Kento Takagishi;Satoshi Okabe;Daisuke Sano;伊藤寿宏，加藤毅，長谷川洵，片山浩之，岡部聡，佐野大輔
• 通讯作者: 伊藤寿宏，加藤毅，長谷川洵，片山浩之，岡部聡，佐野大輔

Microfluidic Dynamic Arrayを用いたパイロットスケールMBRプラントにおける複数種病原ウイルスの同時定量

使用微流控动态阵列在中试规模的 MBR 工厂中同时定量多种病原病毒

• 发表时间: 2015
• 作者: Toshihiro Ito;Satoshi Ishii;Takahiro Segawa;Yoshihito Nakahara;Satoshi Okabe and Daisuke Sano;山本崇史;伊藤寿宏，加藤毅，石井聡，瀬川高弘，岡部聡，佐野大輔
• 通讯作者: 伊藤寿宏，加藤毅，石井聡，瀬川高弘，岡部聡，佐野大輔