超音波は微生物の滅菌に使用できますか？

はい、超音波技術は微生物を滅菌するために適用できます。超音波技術には、超音波波を使用して微生物を殺し、滅菌するなど、微生物学の分野で幅広い用途があります。

超音波波は、液体に高周波振動波を生成し、キャビテーション、渦電流、共鳴効果などの激しい身体的効果をもたらします。これらの効果により、微生物の細胞膜が破裂し、細胞構造に損傷を与え、細胞死を引き起こす可能性があります。

実際のアプリケーションでは、超音波技術は通常、適切な消毒剤または滅菌ソリューションと組み合わせて使用​​され、滅菌効果を高めます。超音波波は、消毒剤がより効果的に微生物細胞に浸透し、細胞の破壊と死を促進するのに役立ちます。

したがって、超音波技術は、研究所での細菌の不活性化、医療機器の消毒と洗浄、食品業界の微生物制御など、さまざまな分野の微生物学で広く使用されています。超音波技術を適切に使用することで、効率的な滅菌および微生物の殺害作業を効果的に実行できます。

超音波治療システムは、細菌、プランクトン、および大型生物を殺すのに効果的であることが証明されています。バラスト水処理における超音波キャビテーションは、バラスト水に高価な活性化学物質を添加することを避ける機械的/物理的治療法です。これにより、バラスト水中の生物や微生物を破壊して無効にする際に高い生物学的効果を達成しながら、環境が汚染されないようにします。

背景：
船に完全な貨物荷重がない場合、安定性と安全性を維持するためにバラストが必要です。水は一般的にバラストとして使用されますが、その源から収集すると、通常は浮遊するコミュニティで構成されるさまざまな生物が水に入ります。これらの生物は、目的地の新しい生態系に導入され、不必要な生物学的汚染を引き起こす可能性があります。この潜在的な汚染を防ぐには、バラスト水の治療に効果的な消毒システムを使用する必要があります。

水生生物の侵襲的広がりは、海洋が直面している4つの主要な脅威の1つとして、地球環境施設（GEF）によって特定されています。これは、環境、経済、公衆衛生に非常に深刻な影響を与える可能性があります。有害な軟体動物（ゼブラムール貝、アジアのアサリなど）の導入を避けるために、さまざまなバラスト水滅菌処理（消毒または中和としても知られる）を採用できます。一般的な治療法には、化学的に洗浄バラスト水が含まれますが、使用される化学物質は環境に有害であり、費用がかかります。バラスト水管理法に関する規制の増加により、船舶は規制に準拠するために超音波消毒などのさまざまなバラスト水処理方法を統合しています。

超音波加圧水滅菌

超音波加圧水処理は、有害で高価な化学物質の使用を回避する機械的/物理的な方法です。キャビテーション力は、小さな水生生物と微生物を殺すことができます。いくつかの研究では、超音波がゼブラムール貝、線虫、細菌、ウイルスに高い生物学的効果があることが示されています。

超音波キャビテーション消毒
高速超音波波は、液体にキャビテーション気泡を生成し、強いせん断力と高応力の生成をもたらします。強い超音波が液体に結合すると、音波が液体媒体に伝播し、周波数に応じて高圧と低圧の交互サイクルを引き起こします。低圧サイクル（希土類段階）中に、高強度の超音波波は小さな真空泡または液体の隙間を作り出します。バブルがエネルギーを吸収できなくなったボリュームに到達すると、高圧サイクル（圧縮段階）中に激しく崩壊します。この現象はキャビテーションとして知られています。崩壊中、局所的な非常に高温（約5,000k）と圧力（約2,000 ATM）に達します。キャビテーション気泡の崩壊は、最大280m/sの液体ジェット速度をもたらします。

この高エネルギーのバブル生成と崩壊は、流体力学的せん断力と超音波振動をもたらし、生物の細胞壁を効果的に殺します。現在、超音波支援技術の環境への影響には、既知または予想される環境問題がありません。

超音波の生物学的効果
いくつかの研究では、超音波波がウイルスや細菌に効果的に影響を与える可能性があることが示されています。 23 m3/hに相当する100gpm（1分あたりガロン）のフローボリューム（1分あたりガロン）の超音波デバイスを使用した消毒研究では、ポリオウイルスの7つのlog（<5μm）が減少し、クリプトスポリジウム細菌の6-7 logの減少が示されました。線虫（ascaris）（8〜10μm）および軟体動物のゼブラムール貝（70μm）で100％の死亡率が達成されました。 600 gpmの流れシステムでは、ゼブラムール貝の死亡率は同じでした。

大型生物の不活性化速度は100％に達しましたが、バクテリアとウイルスの不活性化速度は6-7 logによって減少しました。実験的連続流システムで20秒間露出したCryptosporidium Oocystsの不活性化速度は93-98.6％で、実験バッチ反応器では10秒（4 log）で減少しました。不活性化速度は、クリプトスポリジウム（7 log）、生存可能なワーム卵（4.2 log）、ポリオウイルス（8 log）、サルモネラ（9 log）、および大腸菌（9 log）についても報告されました。

2つの対数削減は、元々水に存在する生物の99％が不活性化されていることを意味します。 3ログの削減は、99.9％が不活性化されていることを意味します。

超音波システムの処理能力は、出力電力にも依存します。高電力/高強度の超音波デバイスは、不活性化のための曝露時間を短縮する必要があるため、より高い流量を処理できます。この超音波システムは、加圧と抑制に使用できます。

超音波加圧水処理の利点

・化学物質なし

・環境に優しい

・ 効率的

・相乗効果

・低メンテナンス

・安全で操作が簡単です

・頑丈で信頼性

・任意のサイズにスケーラブル

組み合わせた治療技術の研究は、他の加圧水消毒法（オゾン、塩素化、紫外線、紫外線、温度、高圧など）と組み合わせて使用​​すると、超音波が非常に相乗的であることが示されています。簡単な設置と低いスペースの要件により、超音波機器は、既存の加圧水処理システムのアップグレードと改善に適しています。