2015 Fiscal Year Annual Research Report
海洋ナノ微生物資源の高精度探査に向けた現場型AFM技術の開発
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26289330
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
西田 周平 東京大学, 生産技術研究所, 特任講師 (90463900)
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2014-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | 原子間力顕微鏡 / 走査プローブ顕微鏡 / 海洋探査 / 微生物 / 現場分析装置 / ナノテクノロジー / 海中探査機 / 海底熱水活動 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本年度は、前年度に開発した海中原子間力顕微鏡（海中AFM）の実証試験を進め、1)海中AFMの要素技術の高度化を行い、さらに2)浅海および深海における実海域試験のための海洋調査船・海中探査機への実装技術開発を行った。
1)海中AFMの要素技術の高度化においては、まず自己検知型カンチレバーのパリレンによる絶縁コーティングにおいて、絶縁性能に偏りが出ないよう処理条件を検討し、さらに均一なコーティングを達成した。つぎにメンブランフィルターによる濾過機構を備えたAFM試料台の実証試験を進め、チューブスキャナーの内側から海水を吸引する際、海水が油漬容器内に漏出して電触を引き起こすことを防止するため、チューブスキャナからの吸引法を改良することにより、より確実に観察試料を採取固定する手法を開発した。さらに、海中AFMの制御システムとして、シングルボードコンピュータを用いた専用制御システムを新たに開発した。これにより、スキャン信号の生成、カンチレバー変位信号の取り込み、アプローチ動作、試料採取用ポンプの制御等、海中AFMの動作を一元的に管理することに成功した。
2)実海域試験のための海洋調査船・海中探査機への実装技術開発においては、浅海と深海で試験装備が異なるため、個々に専用のプラットフォームを開発した。浅海試験においては海中AFMを小型台座に固縛し、海洋調査船上から水深50mまでの海底に手動で設置する手法を開発した。海中AFMは有線により船上から直接制御した。深海試験においては海洋研究開発機構の海中探査機「ハイパードルフィン」のペイロードに固縛して使用し、海洋調査船「なつしま」船上から、探針試料アプローチ・撮像時の装置制御およびデータ取得を遠隔的に実施した。この結果、沖縄トラフ水深約2,000mの海域においてアプローチおよび撮像に成功し、ナノメートルスケールの画像を取得することに成功した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
前年度に開発した海中原子間力顕微鏡（海中AFM）の要素技術をさらに高度化し、また実海域試験に向けた海中探査機への実装技術の開発を行い、本年度の研究計画を達成した。海中AFMの高度化の過程においては、シングルボードコンピュータを用いた専用制御システムの開発し、全ての海中AFMの動作を一元的に管理することに成功した。これは、より一般的な運用を目指す上で大きな成果だと言える。また開発した海中AFMシステムを深海試験にむけて、海中探査機に実装する技術の開発に成功した。さらに沖縄トラフの水深約2,000mの海域において実証試験を行い、深海の現場環境においてアプローチと撮像を行うことに成功した。本成果は類例のない特筆すべき成果だと言える。これらの成果は、国際会議・学会等で発表を行い、肯定的な反響を得ることができた。以上の理由から、本研究はおおむね順調に進展していると評価できる。
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| Strategy for Future Research Activity |
今後は、本年度までに開発した海中AFMを用いて浅海・深海等の実海域試験を引き続き実施し、本装置の運用に関わる基礎的データをさらに取得・検討することにより、システム全体の更なる高度化を図る。特に、伊豆小笠原および沖縄トラフの深海熱水活動域を中心とする実海域において、深海の海水中に存在する微生物ならびに鉱物微粒子の現場観察を積極的に行い、これらの形態および力学的特性に関する科学的知見を探求する予定である。また、pH、栄養塩、ATPなどの海水中に含まれる溶存成分を検出する現場型センサーの研究者と協力して積極的にデータの同時取得および分析を行い、これらのパラメータと海中AFM撮像結果の関連性を解析することにより、微生物ならびに鉱物微粒子の時空間的分布の捉えるための新しい解析手法開発を推し進める予定である。
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| Causes of Carryover |
本研究は3年間の研究期間を予定しており、全研究期間に渡り円滑に研究活動と研究発表活動を遂行するために、初年度に一括交付を受けた学術研究助成基金助成金を次年度以降も逐次的に使用する必要があるため。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
次年度については、海中AFMの実海域実証試験に関わる調査費用、カンチレバーや電子部品類を購入するための物品費、研究成果発表のための旅費および学会参加のためのその他費用を合計して、科学研究費補助金を1,820千円、学術研究助成基金助成金を約3,152,949円を使用する予定である。
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[Presentation] 海中原子間力顕微鏡の実海域実証試験2016
Author(s)
西田周平, 松原直貴, 許正憲, 福場辰洋, 藤井輝夫
Organizer
ブルーアース2016
Place of Presentation
東京海洋大学, 東京
Year and Date
2016-03-08 – 2016-03-08
Int'l Joint Research
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