微生物の生化学反応と光制御技術を応用した材料微細加工プロセスに関する研究

• Project/Area Number: 04J07800
• Research Category: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 国内
• Research Field: Material processing/treatments
• Research Institution: National Institute of Advanced Industrial Science and Technology
• Principal Investigator: 宮野 泰征 独立行政法人産業技術総合研究所, 光技術研究部門, 特別研究員(PD)
• Project Period (FY): 2004 – 2006
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2006)
• Budget Amount: ¥3,400,000 (Direct Cost: ¥3,400,000); Fiscal Year 2006: ¥1,100,000 (Direct Cost: ¥1,100,000); Fiscal Year 2005: ¥1,100,000 (Direct Cost: ¥1,100,000); Fiscal Year 2004: ¥1,200,000 (Direct Cost: ¥1,200,000)
• Keywords: 微生物腐食 / 生化学反応 / 付着 / バイオフィルム / 微細加工 / エッチング / 腐食 / 光制御 / 微生物 / 加工プロセス / 金属材料 / 結晶構造 / フォトレジスト

Research Abstract

微生物腐食事例をもとに、実験室での再現実験により、原因微生物種を特定し、いくつかの金属における微生物腐食の発生因子の解明を行った。特に、金属材料表面に好気性細菌が形成するバイオフィルムが腐食発生に及ぼす影響について検討をおこなった。微生物腐食の原因微生物を対象に、材料学、微生物学的見地から腐食誘発因子を検討し、腐食発生部位のコントロール、腐食速度の向上に関する検討を行った。これより、バイオフィルムを微生物の生化学的反応層とする微生物を利用した加工プロセスの可能性を示した。様々な純金属、合金の微生物への影響を評価した。金属イオンの環境への溶出挙動、金属表面での微生物の生死挙動、金属の微生物細胞への影響について、イオン分析結果、TEM観察結果等をもとにした検討を行った。微生物腐食の発生因子である微生物の付着挙動に対する、金属の材料学的因子の影響について検討を行った。粒界性格、材料の毒性、粒界径等が微生物の付着挙動に及ぼす影響について検討を行った。強ひずみ加工プロセス(ARB法)により超微細粒組織を作成し、ミクロ組織と微生物の付着特性についても検討した。光触媒材料の代表である酸化チタンの溶射法による皮膜創製プロセスの開発を行い、微生物の殺菌挙動等の性能から、微生物制御の可能性を評価した。パルスレーザーを光源としたプラズマ紫外光を利用した殺菌方法、光ファイバーを使った微小空間の微生物の生死領域の制御方法に関する検討を行った。腐食モニタリング模擬試験環境を使用し、電気化学的観点から、微生物腐食の誘発因子の影響を評価するための研究を行った。特に、バイオフィルムモニタリングシステムを導入した実験系を構築し、生物学的因子が金属の腐食に及ぼす影響についても検討を行った。

Research Products

• [Journal Article] 各種純金属の抗菌性評価 (2007)
  • Author(s): 宮野泰征, 小山訓裕, K.R.スリー・クマリ, 佐藤嘉洋, 菊地靖志
  • Journal Title: 鉄と鋼 93,1 Pages: 57-65
  • NAID: 110005716753
• [Journal Article] 微生物の生化学反応を応用した材料微細加工プロセスに関する研究 第1報(銅の微生物腐食と加工への応用) (2006)
  • Author(s): 宮野泰征, 四方真治, 小澤正義, K.R.スリー・クマリ, 菊地靖志
  • Journal Title: 鉄と鋼 92,4 Pages: 42-47
• [Journal Article] 微生物の生化学反応を応用した材料微細加工プロセスに関する研究 第2報(スタフィロコッカスを利用したバイオエッチングに関する研究) (2006)
  • Author(s): 宮野泰征, 坪沼剛史, 大森明, 菊地靖志
  • Journal Title: 鉄と鋼 92,4 Pages: 48-54
  • NAID: 110004705350
• [Journal Article] 微生物の生化学反応を応用した材料微細加工プロセスに関する研究 第3報(ステンレス鋼溶接部の微生物誘起腐食現象と加工への応用) (2006)
  • Author(s): 宮野泰征, 大森明, 菊地靖志
  • Journal Title: 鉄と鋼 92,4 Pages: 55-62
• [Journal Article] Sterilization by Pulsed-Laser Irradiation through Optical Fiber (2006)
  • Author(s): Kensuke Murai, Yasuyuki Miyano
  • Journal Title: Japanese Journal of Applied Physics 45,8A Pages: 6537-6538
• [Journal Article] 微生物の生化学反応を応用した材料微細加工プロセスに関する研究 第1報(銅の微生物腐食と加工への応用) (2006)
  • Author(s): 宮野泰征, 四方真治, 小澤正義, K.R.スリー・クマリ, 菊地靖志
  • Journal Title: 鉄と鋼 92.4 Pages: 42-47
• [Journal Article] 微生物の生化学反応を応用した材料微細加工プロセスに関する研究 第2報(スタフィロコッカスを利用したバイオエッチングに関する研究) (2006)
  • Author(s): 宮野泰征, 坪沼剛史, 大森明, 菊地靖志
  • Journal Title: 鉄と鋼 92.4 Pages: 48-54
  • NAID: 110004705350
• [Journal Article] 微生物の生化学反応を応用した材料微細加工プロセスに関する研究 第3報(ステンレス鋼溶接部の微生物誘起腐食現象と加工への応用) (2006)
  • Author(s): 宮野泰征, 大森明, 菊地靖志
  • Journal Title: 鉄と鋼 92.4 Pages: 55-62
• [Journal Article] Sterilization Performance of Ultraviolet Emission from Laser Plasma (2005)
  • Author(s): Kensuke Murai, Yasuyuki Miyano, Kyouzo Hirotani, Masahiro Tsukamoto, Yasushi Kikuchi
  • Journal Title: Solid state plasma 107 Pages: 99-102
• [Journal Article] バクテリアの持つ諸機能を利用した材料加工の現状と将来 (2005)
  • Author(s): 宮野泰征, 菊地靖志
  • Journal Title: 高温学会誌 31・3(掲載予定)
• [Journal Article] 海水中の好気性細菌によるSUS316L鋼溶接部の微生物腐食 (2004)
  • Author(s): 宮野泰征, 山本道義, 渡辺一哉, 大森明, 菊地靖志
  • Journal Title: 溶接学会論文集 22・3 Pages: 443-450
  • NAID: 110003422446
• [Journal Article] バクテリアの反応を利用した材料の微細加工 (2004)
  • Author(s): 宮野泰征, 菊地靖志
  • Journal Title: 粉体工学会誌 41・7 Pages: 33-38
  • NAID: 10013307693
• [Journal Article] The role of the microbes in marine water on the corrosion of the 316L stainless steel
  • Author(s): Yasuyuki Miyano, Michiyoshi Yamamoto, Kazuya Watanabe, Yasushi Kikuchi
  • Journal Title: International Biodegradation and deteriolation (accepted)
• [Patent(Industrial Property Rights)] 殺菌方法 (2006)
  • Inventor(s): 村井健介, 宮野泰征
  • Industrial Property Rights Holder: 独立行政法人産業技術総合研究所
  • Industrial Property Number: 2006-138868
  • Filing Date: 2006-05-18