JP2003239673A

JP2003239673A - 地殻コア試料の採取方法、並びにこれに用いる抗菌性高分子ゲルおよびゲル材料

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Publication number: JP2003239673A
Application number: JP2002034032A
Authority: JP
Inventors: Nobuaki Masui; 宣明益井; Shigeru Deguchi; 茂出口; Kaoru Tsujii; 薫辻井; Koki Horikoshi; 弘毅掘越
Original assignee: Japan Marine Science and Technology Center; Japan Atomic Energy Research Institute
Current assignee: Japan Marine Science and Technology Center; Japan Atomic Energy Agency
Priority date: 2002-02-12
Filing date: 2002-02-12
Publication date: 2003-08-27
Anticipated expiration: 2022-02-12
Also published as: JP4037658B2; US7013993B2; US20040026127A1

Abstract

(57)【要約】【課題】外部からの微生物汚染のおそれがなく、地殻
内微生物の研究に適した地殻コア試料を採取することが
できる方法、この地殻コア試料の採取方法に用いられる
抗菌性高分子ゲルおよびゲル材料を提供すること。【解決手段】地殻コア試料の採取方法においては、地
殻コア試料を、無機抗菌剤が重合体に分散されてなる抗
菌性高分子ゲルにより被覆した状態で採取することを特
徴とする。無機抗菌剤が、銀、亜鉛、銅、およびそれら
のイオンを含有する化合物の少なくとも一種よりなるも
のであり、無機抗菌剤が、基体に担持されていることが
好ましい。抗菌性高分子ゲルが、無機抗菌剤を０．００
０１〜１０．０質量％の割合で含有することが好まし
い。重合体と、無機抗菌剤とよりなり、地殻コア試料を
被覆するために用いられることを特徴とする地殻コア試
料採取用の抗菌性高分子ゲルおよび、そのゲル材料が提
供される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば地殻コアに
おける地殻内微生物の研究に供される地殻コア試料の採
取方法、並びにこの方法に用いられる抗菌性高分子ゲル
およびゲル材料に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、地殻内部の研究が進展し、地殻内
部における深深度の高温高圧環境下における地下微生物
の存在が報告されている。これら地下微生物によって構
成される地下微生物圏における地殻内微生物の研究によ
れば、例えば深部地質環境における物質変換や物質移動
の影響の解明、更には原始地球における生命の起源およ
びその進化の解明、または医薬品や新素材の開発などの
重要な可能性が秘められている。

【０００３】地殻コア試料は、例えば掘削船を用いて海
底地殻の掘削を行うことにより、マントルにより近い深
度における地殻から、比較的容易に採取することができ
る。掘削船を用いて掘削を行う方法の一例としては、例
えばライザー掘削法が知られており、この方法では、掘
削船より海底に伸びるドリルパイプを回転させてその先
端に設けられたドリルビットにより地殻の掘削を行うと
共に、掘削される地殻の状況に応じて、比重、粘度、化
学組成などを調製した泥水、海水などの循環流体をドリ
ルビットに供給することが行われる。

【０００４】このような方法により採取される地殻コア
試料は、その採取作業中に外部からの影響を受けること
により、例えば循環流体に接触することなどが原因とな
って当該試料が地殻に存在していたままの状態が失われ
るおそれが大きく、その場合には、当該採取された地殻
コア試料は、種々の研究目的に対して無用なものとなる
可能性がある。

【０００５】このような問題に対処するため、地殻コア
試料を採取する際に、非透過性ゲルによってその表面を
コートし、これにより、地殻コア試料を、その機械的構
造が外部から保護された状態で採取する方法が、米国特
許５，４８２，１２３号明細書に開示されている。しか
しながら、この方法においては、外来の異質微生物が表
面のコートを透過して内部に進入して地殻コア試料に付
着する可能性があり、付着した微生物は地殻コア試料の
表面または内部において増殖する可能性がある。また、
実際上、表面コートを形成するゲルの取扱いにおいて
は、当該ゲルそれ自体に不可避的に微生物が付着するた
め、当該微生物による汚染を防止することはきわめて困
難である。そして、以上のような原因または他の原因に
より、外来の異質微生物により汚染された地殻コア試料
は、地殻内微生物の研究に不適なものとなる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】以上のように、従来の
地殻コア試料の採取方法では、外部からの異質微生物の
混入またはその増殖による微生物汚染に対する措置が十
分でないことから、その方法によって採取された地殻コ
ア試料は、地殻内微生物の研究に適したものとはいえな
い、という問題がある。本発明は、以上のような事情に
基づいてなされたものであって、その目的は、外部から
の微生物汚染のおそれがなく、地殻内微生物の研究に適
した地殻コア試料を採取することができる方法を提供す
ることにある。本発明の他の目的は、上記の地殻コア試
料の採取方法に用いられる抗菌性高分子ゲルおよびゲル
材料を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明の地殻コア試料の
採取方法は、地殻を掘削して地殻コア試料を得る地殻コ
ア試料の採取方法において、地殻コア試料を、水に実質
上不溶性または難溶性の無機抗菌剤が重合体に分散され
てなる抗菌性高分子ゲルにより被覆した状態で採取する
ことを特徴とする。ここで、無機抗菌剤が、銀、亜鉛、
銅、およびそれらのイオンを含有する化合物の少なくと
も一種よりなるものであることが好ましい。無機抗菌剤
が基体に担持されていることが好ましい。

【０００８】また、抗菌性高分子ゲルを構成する重合体
が、親水性基を含有することが好ましく、更に、抗菌性
高分子ゲルが、無機抗菌剤を０．０００１〜１０．０質
量％の割合で含有することが好ましい。

【０００９】本発明の地殻コア試料採取用の抗菌性高分
子ゲルは、重合体と、この重合体に分散された水に実質
上不溶性または難溶性の無機抗菌剤とよりなり、地殻を
掘削することによる地殻コア試料の採取において、当該
地殻コア試料を被覆するために用いられることを特徴と
する。

【００１０】本発明の地殻コア試料採取用のゲル材料
は、重合体物質と、この重合体物質に分散された水に実
質上不溶性または難溶性の無機抗菌剤とよりなり、水が
添加されることにより抗菌性高分子ゲルを生成する粉末
状ゲル材料であって、当該抗菌性高分子ゲルは、地殻を
掘削することによる地殻コア試料の採取において、当該
地殻コア試料を被覆するために用いられることを特徴と
する。

【００１１】

【作用】以上のような地殻コア試料の採取方法によれ
ば、掘削により地殻から分取される地殻コアは、その全
体が抗菌性高分子ゲルにより被覆された状態で採取され
ることにより、外部からの微生物による微生物汚染を十
分有効に防止することができ、仮に、外部微生物が進入
した場合にもその増殖が抑制される。しかも、抗菌性高
分子ゲルはそれ自体が微生物により汚染されることがな
い。

【００１２】そして、当該抗菌性高分子ゲルは、無機抗
菌剤が重合体に分散されてなる高分子体であって、抗菌
性を発揮する無機抗菌剤が水に実質上不溶性または難溶
性であることから、当該無機抗菌剤が外部に溶出するこ
とがなく、従って、地殻コア試料が無機抗菌剤によって
汚染されることがなくて当該地殻コア試料における生態
系が十分に保護されると共に、当該抗菌性高分子ゲルの
抗菌性または抗菌作用が安定して長期間にわたって発揮
される。

【００１３】また、重合体物質と、この重合体物質に分
散された水に実質上不溶性または難溶性の無機抗菌剤と
よりなる粉末状の地殻コア試料採取用のゲル材料によれ
ば、きわめて容易に目的とする抗菌性高分子ゲルを得る
ことができ、しかも、軽量であるので、その運搬および
保管などがきわめて容易であって、実用上、きわめて便
利である。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、本発明について詳細に説明
する。先ず、地殻コア試料を採取するための掘削方法の
一例として、ライザー掘削法について、図面を参照して
説明する。図１は、掘削船を用いて海底地殻をライザー
掘削法により掘削する場合を示す説明図である。この掘
削法においては、海面１３上の掘削船１０に備えられた
ライザー掘削システムにより、掘削作業が行われる。こ
のライザー掘削システムにおいては、掘削船１０から海
中に下方に伸びるライザーパイプ２０が設けられ、この
ライザーパイプ２０内にはドリルパイプ２１が配設され
る。このドリルパイプ２１は、その上端が、掘削船１０
上の回転駆動機構であるトップドライブ１１に接続され
ると共に、噴出防止装置１４を介してその下方部分が地
殻１６内に進入される構成とされており、下端にはドリ
ルビット３０が設けられている。

【００１５】掘削船１０には、通常、船底に設けられた
複数の推移装置（スラスター）１２ａ、１２ｂ、１２
ｃ、および、例えば人工衛星を利用した示差式衛星航法
システム（ＤＧＰＳ）などを相互に関連させて構成され
た自動船位保持装置が備えられており、この自動船位保
持装置によれば、外洋においても風や潮流などの影響を
受けずに、海底面１５における掘削孔を中心とした小半
径の領域内に船体位置を保持することができる。

【００１６】そして、トップドライブ１１により、ドリ
ルパイプ２１を介してドリルビット３０が回転されるこ
とにより、地殻１６がその表面から掘削され、それに伴
ってドリルパイプ２１の下端は地殻１６内に下降して行
く。このとき、ドリルビット３０には、ライザーパイプ
２０を介して、泥水や海水などからなる循環流体が供給
される。また、噴出防止装置１４の下部に設けられた、
長さの異なる複数のケーシングパイプ１７が掘削深度に
応じて挿入され、これにより、掘削孔における壁面の崩
落が防止される。１５は地殻表面（海底面）である。

【００１７】噴出防止装置１４には、多数の圧力放出用
安全弁が設けられており、これらの安全弁により掘削孔
内の圧力が制御され、これにより、高圧の炭化水素ガス
や地殻内間隙水などの急激な噴出が制御され、安全な掘
削工程が確実に継続される。

【００１８】図２は、ドリルパイプ２１が配設されたラ
イザーパイプ２０の構成を示す説明用断面図である。こ
の図２に示すように、ライザーパイプ２０は、メインパ
イプ２２と、このメインパイプ２２内に配設されたドリ
ルパイプ２１とによる二重管構造とされており、ドリル
パイプ２１の内部流通路２４により、循環流体が供給さ
れると共にコアサンプリングシステムなどが掘削孔まで
案内される。一方、メインパイプ２２とドリルパイプ２
１との間に形成される環状流通路２５により、循環流体
が掘削船１０に返送される循環流路が形成される。

【００１９】すなわち、循環流体はドリルビット３０に
供給され、下端部先端から掘削孔内に放出され、その
後、環状流通路２５を介して循環される。この循環流体
は、例えば地殻における地質などに応じて、比重、粘
度、化学組成などを適宜調製した流体であって、例えば
掘削現場において入手される泥水に種々の物質を混入し
たものなどを用いることができる。なお、実際上、メイ
ンパイプ２２およびドリルパイプ２１は、そのエレメン
トの多数が順次に連結されることによって、必要な長さ
およびその増加が達成される。２７はキル・チョークラ
イン、２８はラインホルダーである。

【００２０】以上のライザー掘削法は下記のような長所
を有しており、これにより、安定した掘削作業を行うこ
とが可能な方法である。（１）掘削屑の除去ドリルビット３０から放出された循環流体により、掘削
孔の底に溜まった掘削屑が環状流通路２５を介して掘削
船１０に運搬される。

【００２１】（２）掘削孔壁面の保護および安定化ドリルビット３０より放出された循環流体における粘性
成分が掘削孔の壁面に付着して薄膜状の保護膜１８（図
５参照）が形成され、これにより、掘削孔内における壁
面の崩落が防止される。また、循環流体の組成における
比重を高めることにより、深深度における地層圧に対す
る圧力の均衡化を図ることができ、かつ、地層内流体の
掘削孔内への進入を防止する作用が得られる。（３）ドリルビットの冷却および潤滑ドリルビット３０は、循環流体がその表面に接触するこ
とにより冷却され、次第に上昇する地殻熱によって過度
に昇温することが抑制されると共に、このドリルビット
３０と地殻とにおける潤滑作用が得られるため、ドリル
ビット３０における摩擦の程度が低減し、ドリルビット
３０の磨耗が軽減される。

【００２２】（４）掘削船１０上に送られた循環流体に
含有される掘削屑の構成物質などを逐次分析し監視する
ことによって、現に掘削を行っている地殻の地質状況
を、常に確認し、把握することが容易である。

【００２３】以上のことから理解されるように、地殻１
６の掘削を行うドリルパイプ２１およびドリルビット３
０は、その先端部から循環流体を供給放出することがで
きるものであることが必要であり、その回転軸に沿った
中心部分に開口を有するいわゆるコアリングドリルビッ
トが好ましく用いられる。また、実際に用いられる具体
的なコアサンプリングシステムの例としては、例えば標
準ロータリーコアバーレル（ＲＣＢ）、ピストン式コア
バーレル（ＡＰＣ）、モーター駆動コアバーレル（ＭＤ
ＣＢ）、圧力保持コアバーレル（ＰＣＳ）などをインナ
ーバーレルとして有するものを挙げることができ、地殻
の地質状態によって適宜使い分けられる。

【００２４】以下、本発明の地殻コア試料の採取方法
を、標準ロータリーコアバーレル（ＲＣＢ）を利用した
ライザー掘削法において実施する場合について、具体的
に説明する。図３〜図５は、掘削作業におけるドリルパ
イプおよびドリルビットの状態を断面で示す説明用断面
図であって、図３は掘削を開始する直前の状態を、図４
は掘削を開始した直後の状態を、また図５は掘削が進ん
だ状態を、それぞれ示す。

【００２５】この例におけるコアサンプリングシステム
は、ドリルパイプ２１を構成するアウターバーレル２３
内に、パイプ状のインナーバーレル４０が配設されてお
り、アウターバーレル２３の先端にはドリルビット３０
が設けられている。ドリルビット３０は、アウターバー
レル２３の下端面において、その周方向に並ぶよう、各
々下方に突出する半球状の複数のカッター部が形成さ
れ、カッター部の各々には複数のカッターエレメント３
１が固定されている。そして、インナーバーレル４０の
下端は、このカッター部に包囲される位置において開口
を有する構成とされている。ここに、ドリルビット３０
のカッターエレメント３１は、その回転によって描かれ
る軌跡の最内周面が、インナーバーレル４０の内周より
僅かに内側に位置される状態とされている。

【００２６】インナーバーレル４０の下端には、リング
状の封止部材４１を介してその開口が塞がれるよう、デ
ィスク状のゲル吐出口部材４２が、液密性を保った状態
で、かつ当該インナーバーレル４０内を相対的に上下方
向に移動可能に配設されている。このゲル吐出口部材４
２には、インナーバーレル４０の内部と外部とを連通す
る上下方向に伸びるゲル吐出孔４８が形成されており、
また、当該ゲル吐出口部材４２を開閉する開閉弁機構４
５が上下動自在に設けられている。すなわち、開閉弁機
構４５は、ゲル吐出口部材４２の内面側に配置された弁
部材４４と、ゲル吐出口部材４２を上下方向に摺動自在
に貫通する連結ロッド４３と、この連結ロッド４３の下
端に設けられた、ゲル吐出口部材４２の外面側（下面
側）に位置する作用ディスク４６が設けられて構成され
ており、連結ロッド４３は、当該ゲル吐出口部材４２の
上下方向の厚さよりも大きい長さを有するものとされて
いる。そして、インナーバーレル４０の内部には、後述
する抗菌性高分子ゲル（以下、「抗菌性ゲル」とい
う。）４７が充填されている。

【００２７】このようなコアサンプリングシステムにお
いて、掘削の作業が実際に開始される直前の状態では、
図３に示すように、ドリルビット３０が地殻表面１５に
到達しておらず、従って、開閉弁機構４５における連結
ロッド４３はゲル吐出口部材４２の下面から突出してお
り、インナーバーレル４０内に充填された抗菌性ゲル４
７の圧力により、弁部材４４がゲル吐出口部材４２の上
面に押圧されてゲル吐出孔４８が閉塞されており、従っ
て抗菌性ゲル４７が外部に吐出されることはない。

【００２８】次に、図４に示すように、地殻１６の掘削
が開始されると、アウターバーレル２３およびインナー
バーレル４０が回転しながら地殻表面１５から下方に下
降することにより、連結ロッド４３における下端の作用
ディスク４６が地殻表面１５により上方に押し上げら
れ、これにより、連結ロッド４３を介して弁部材４４が
ゲル吐出口部材４２の内面（上面）より離間してゲル吐
出孔４８が開放される結果、インナーバーレル４０の内
部が外部と連通した状態となり、その結果、インナーバ
ーレル４０内の抗菌性ゲル４７は、ゲル吐出孔４８を介
して外部に吐出される。

【００２９】掘削工程が更に進行すると、図５に示すよ
うに、アウターバーレル２３およびインナーバーレル４
０が掘削と共に下降して行くが、開閉弁機構４５は、ゲ
ル吐出口部材４２のゲル吐出孔４８が連通された状態を
維持したまま、インナーバーレル４０内を相対的に上方
に移動する。そして、ドリルビット３０のカッターエレ
メント３１の回転によって形成される円柱状コア部分Ｐ
の外周面は、インナーバーレル４０の内周より僅かに内
側に位置される状態とされていることから、円柱状コア
部分Ｐの外周壁面とインナーバーレル４０の内周壁面と
の間に狭い環状間隙Ｇが形成され、その結果、当該円柱
状コア部分Ｐは、当該環状間隙Ｇを介してインナーバー
レル４０内に収容された状態となる。

【００３０】換言すると、掘削が進行してアウターバー
レル２３およびインナーバーレル４０が下方に移動する
に従い、相対的に、周囲が削られて形成された円柱状コ
ア部分Ｐがドリルビット３０の中央の開口部よりインナ
ーバーレル４０の内部に進入する。そして、インナーバ
ーレル４０内に進入した円柱状コア部分Ｐが折り取られ
ることによって分取され、これが地殻コア試料として、
インナーバーレル４０と共に、ワイヤーなどにより、ド
リルパイプ２１内を介して掘削船１０上に回収される。

【００３１】以上のように、円柱状コア部分Ｐは、下降
するカッター部により掘削されることによって形成され
て行くが、この掘削の過程では、ゲル吐出口部材４２
は、そのゲル吐出孔４８が開閉弁機構４５によって連通
した状態が維持されたまま、次第に形成されて行く円柱
状コア部分Ｐと共に相対的にインナーバーレル４０内に
進入して行くこととなる。従って、ゲル吐出孔４８を介
して、インナーバーレル４０内に充填されていた抗菌性
ゲル４７が環状間隙Ｇに吐出されて行き、次第に形成さ
れて行く円柱状コア部分Ｐの外周面に付着して行くこと
となる。このようにして、図６に示すように、地殻コア
３７の外表面が抗菌性ゲル３６によって被覆された状態
の地殻コア試料３５が形成される。

【００３２】そして、以上のようにして、次第に形成さ
れて行く円柱状コア部分Ｐに対して、その上端から抗菌
性ゲル４７が供給されるので、円柱状コア部分Ｐに付着
した抗菌性ゲル４７は、実質的に、ドリルビット３０に
内部流通路２４を介して供給される循環流体の影響を受
けることがなく、しかも抗菌性ゲル４７はジャム状の流
動性を有するものであるために、円柱状コア部分Ｐが折
り取られたときにその端面にも回り込むこととなるの
で、地殻コア試料３５は抗菌性ゲル４７によって完全に
被覆されるようになる。

【００３３】本発明は、以上のような地殻コア試料の採
取方法において、重合体と、この重合体に分散された、
水に実質上不溶性または難溶性の無機抗菌剤（以下、
「特定の無機抗菌剤」ともいう。）とよりなる抗菌性ゲ
ルを用いる点に特徴を有するものである。この抗菌性ゲ
ルを形成する重合体は、ジャム状の高粘度流動体であ
る。

【００３４】抗菌性ゲルを構成する特定の無機抗菌剤と
しては、必要な抗菌性を発揮し、水に実質上不溶性また
は難溶性のものであれば特に制限されるものではない
が、特に、銀、亜鉛、銅、それらのイオンを含有する化
合物を挙げることができ、これらを単独で、または２種
以上を混合して用いることができる。

【００３５】前記特定の無機抗菌剤は、粉末状の、例え
ば無機化合物および有機化合物の少なくとも一方よりな
る基体に担持された状態で重合体中に混練されて分散さ
れていることが好ましい。ここで、基体である無機化合
物としては、リン酸カルシウム、シリカアルミナマグネ
シウム、シリカゲル、無機ガラス、ゼオライト、リン酸
ジルコニウム、カルシウム・亜鉛・アルミニウムリン酸
複塩、ケイ酸カルシウムなどを好ましく用いることがで
きる。そして、特定の無機抗菌剤を構成する粉末として
は、その粒径が０．０１〜１００μｍ、特に０．１〜１
０μｍであることが好ましく、これにより当該無機抗菌
剤を重合体中に均一に分散させることが可能となると共
に、当該無機抗菌剤が重合体中に存在する網目構造中に
安定に保持され、かつ、必要な抗菌作用が発現されるこ
ととなる。

【００３６】抗菌性ゲルを構成する重合体は、親水性基
を含有してなるものであり、例えば親水性基を有する単
量体を重合させることにより得られる。これにより重合
体は、それ自体が親水性を有するものとなると共に、抗
菌性ゲルが親水性を有するものとなり、その結果、当該
抗菌性ゲルにおいて、水による膨潤が容易であって適度
の粘性を得ることが容易であり、しかも、地殻コア試料
に対して高い親和性が得られるため、優れた被覆性が得
られる点で好ましい。

【００３７】以上のような重合体を形成する単量体とし
ては、得られる重合体に水酸基を付与するヒドロキシメ
チル基含有メタクリル酸エステル、ヒドロキシエチル基
含有メタクリル酸エステル、ヒドロキシメチル基含有ア
クリル酸エステル、ヒドロキシエチル基含有アクリル酸
エステル、ビニルアルコール、またはグリセリン、エチ
レングリコール、プロピレングリコール、エチレン・プ
ロピレングリコール、テトラメチレングリコールなどの
アルキレングリコール、；得られる重合体にアミノ基を
付与するＮ−アクリロイルトリス（ヒドロキシメチル）
メチルアミン、Ｎ−メタクリロイルトリス（ヒドロキシ
メチル）メチルアミン、アリルアミン塩、ビニルアミ
ン、ビニルイミダゾール、ビニルイミダゾリン塩、；得
られる重合体にアミド基を付与するアクリルアミド、メ
タクリルアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチルアクリルアミド、Ｎ
−メチルアクリルアミド、Ｎ−メチルメタクリルアミ
ド、Ｎ−ビニル−Ｎ−メチルアセトアミド、Ｎ−イソプ
ロピルアクリルアミド、Ｎ−（２−ヒドロキシプロピ
ル）アクリルアミド、Ｎ−（２−ヒドロキシプロピル）
メタクリルアミド、ビニルピロリドン、Ｎ−アクリロイ
ルモルホリン；得られる重合体にカルボキシル基を付与
するアクリル酸、メタクリル酸、無水マレイン酸、また
はこれらカルボキシル基のアルカリ金属塩、Ｎ，Ｎ−ジ
メチルメタクリレート、Ｎ，Ｎ−ジメチルエチルアクリ
レート、Ｎ，Ｎ−ジメチルエチルメタクリレート、２−
ヒドロキシエチルアクリレート、２−ヒドロキシエチル
メタクリレート、ヒドロキシプロピルメタクリレート、
４−ヒドロキシブチルメタクリレート；得られる重合体
にスルホン酸基を付与するスルホン酸基のアルカリ金属
塩；得られる重合体に第４級アンモニウム塩基を付与す
る、対イオンとして塩素イオンまたは臭素イオンを有す
るビニルベンジルジメチルｎ−オクチルアンモニウム
塩、ビニルベンジルジメチルｎ−デシルアンモニウム
塩、ビニルベンジルジメチルｎ−ドデシルアンモニウム
塩、ビニルベンジルジメチルｎ−ヘキサデシルアンモニ
ウム塩、２−アクリロイルオキシエチルトリメチルアン
モニウム塩および２−メタクリロイルオキシエチルトリ
メチルアンモニウム塩、アクリルアミドプロピルトリメ
チルアンモニウム塩、メタクリルアミドプロピルトリメ
チルアンモニウム塩、スチレンアンモニウム塩、ビニル
ピリジン、アクリロイルオキシアルキルピリジニウム塩
化合物、メタクリロイルオキシアルキルピリジニウム塩
化合物；得られる重合体にポリエーテル鎖またはポリア
ミン鎖の少なくとも１種を付与するアルキレンイミン、
アルキレンアミンなどを用いることが好ましい。

【００３８】抗菌性ゲルを形成する重合体は、共重合体
であってもよく、この場合には上記の単量体のうち適宜
の２種以上を選択して用いることができ、この場合に
は、得られる共重合体に特定の特性を得ることができる
点で好ましい。

【００３９】また、共重合体を構成する共重合性単量体
の一部または全部として、架橋性単量体を用いることが
できる。この架橋性単量体としては、例えばＮ，Ｎ′−
メチレンビスアクリルアミド、ジエチレングリコールジ
アクリレート、ジエチレングリコールジメタクリレー
ト、ジエチレングリコールジビニルエーテル、エチレン
グリコールジメタクリレート、ポリ（エチレングリコー
ル）ジアクリレート、ポリ（エチレングリコール）ジメ
タクリレート、ポリ（プロピレングリコール）ジメタク
リレートなどを１種または２種以上用いることが好まし
い。

【００４０】以上において抗菌性ゲルは、特定の無機抗
菌剤を０．０００１〜１０．０質量％、特に０．００１
〜１．０質量％、更に、０．００５〜０．１質量％の
割合で含有することが好ましい。

【００４１】抗菌性ゲルを形成する重合体を得る方法は
特に限定されるものではなく、一般的に用いられている
重合方法、具体的にはラジカル重合開始剤を用いたラジ
カル重合反応を利用することができる。ラジカル重合開
始剤としては、一般的に用いられるラジカル重合開始剤
であれば特に限定されることなく使用することができ、
例えば過酸化水素、過硫酸アンモニウム、過硫酸カリウ
ム、ｔ−ブチルハイドロパーオキシド、アゾビスイソブ
チロニトリル、２，２′−アゾビス（２−メチルプロピ
オンアミド）ジヒドロクロライド、２，２′−アゾビス
［２−（２−イミダゾリン−２−イル）プロパン］ジヒ
ドロクロライド、２，２′−アゾビス（２−アミジノプ
ロパン）ジヒドロクロライドなどを挙げることができ
る。また、公知のレドックス系開始剤、例えば過酸化水
素と硫酸第一鉄、過硫酸カリウムと亜硫酸水素ナトリウ
ムなども用いることができる。

【００４２】また、重合反応に用いられる溶媒として
は、水、または、水と水溶性有機溶媒との混合液、その
他を用いることができる。水溶性有機溶媒の具体例とし
ては、メタノール、エタノール、イソプロパノール、ｎ
−プロパノールなどのアルコール類、ホルムアミド、ジ
メチルホルムアミドなどのアミド化合物類、ジオキサ
ン、アセトニトリル、ジメチルスルホオキシドなどの極
性溶媒を挙げることができる。重合反応は、用いられる
単量体およびラジカル重合開始剤の種類、その他の条件
に応じた温度および反応時間で行えばよく、例えば重合
反応温度は５０〜９０℃、重合反応時間は３〜２４時間
程度とされる。この重合反応においては、例えば窒素ガ
スなどによる不活性ガス雰囲気とされることが必要であ
る。

【００４３】重合体は、これに水を接触させて膨潤させ
ることにより、適宜の粘性を有するジャム状の流動体で
ある抗菌性ゲルを得ることができる。ここに、抗菌性ゲ
ルは、常温において、ずれ速度が６．８〜１７ｓｅｃ^-1
のときに粘度が８．０〜３０．０Ｎｓｍ^-2、特に８．５
〜２４．０Ｎｓｍ^-2であることが好ましい。

【００４４】本発明において用いられる抗菌性ゲルは、
通常、適宜の手段、例えば脱水処理をすることにより、
重合体物質と、この重合体物質に分散された水に実質上
不溶性または難溶性の無機抗菌剤とよりなる粉末状のゲ
ル材料とすることができる。この粉末状のゲル材料は、
重量が大幅に減少したものであることから、その運搬お
よび保管が容易である上、単に水に接触させることによ
り膨潤状態としてゲル状に還元させて抗菌性ゲルとする
ことができる点で、きわめて有利である。すなわち、粉
末状のゲル材料を用いると、掘削現場において水を添加
するのみの作業により容易に必要な抗菌性ゲルを調製す
ることができ、しかも添加する水の量を調整することに
より、掘削する地殻地質などに適した粘度状態の抗菌性
ゲルを得ることができる。

【００４５】以上のような抗菌性高分子ゲルによれば、
重合体に分散された無機抗菌剤により優れた抗菌作用が
得られる。しかも、無機抗菌剤は、水に実質上不溶性ま
たは難溶性であるため、当該無機抗菌剤が抗菌性ゲルの
外部に分離して溶出することがなく、重合体中に確実に
保持されることとなる。従って、採取される地殻コア試
料が無機抗菌剤によって汚染されることがなくて当該地
殻コア試料の生態系が十分に保護されると共に、当該抗
菌性高分子ゲルの抗菌性または抗菌作用が安定して長期
間にわたって発揮される。また、当該無機抗菌剤の作用
により、抗菌性高分子ゲルそれ自体においても微生物が
増殖することがなく、地殻コア試料に対する微生物汚染
の汚染源となることがない。

【００４６】本発明に係る地殻コア試料の採取方法が実
施される場合の掘削方法は、特定のものに限定されず、
公知の種々の掘削方法において実施することができる。
特に、上述のライザー掘削法のような掘削船を利用した
海底地殻の掘削において容易に実施することができる。

【００４７】以上、本発明の地殻コア試料の採取方法を
具体的に説明したが、本発明においては種々変更を加え
ることが可能である。

【００４８】

【実験例】＜調製例１＞（金属微粒子を含有した高分子ゲルの調製）アクリルア
ミド２４．９ｇ（７００ｍＭ）、およびＮ，Ｎ′−メチ
レンビスアクリルアミド０．６５ｇ（８ｍＭ）と、２，
２′−アゾビス（２−アミジノプロパン）ジヒドロクロ
ライド０．２４ｇ（１．７ｍＭ）とを、重合反応溶媒で
ある純水５００ｍｌと共に、反応器である耐圧瓶に添加
し、内部空気を窒素ガスで３０分間置換した後、重合反
応溶液を保持する耐圧瓶を７０℃のインキュベーターに
入れて重合反応処理を行った。得られた重合体を耐圧瓶
より取り出し、蒸留水に浸漬して未反応の残留モノマー
を除去し、得られた固形の共重合体を粉砕し、この粉砕
物に抗菌剤として、粒径が１０．０μｍの銀粉末を０．
０１質量％となる比率で混合して試料１を得た。

【００４９】＜調製例２〜４＞調製例１における抗菌性
単量体の調製において、銀の代わりに他の金属粉末より
なる抗菌剤を用いたこと以外は同様にして、共重合体を
得た。すなわち、調製例２では、抗菌剤として粒径が
１．０μｍの亜鉛粉末を共重合体に混合して試料２を
得、調製例３では、抗菌剤として粒径が１．０μｍの銅
粉末を共重合体に混合して試料３を得、調製例４では、
リン酸カルシウムに銀を担持させ安定化させた粉末状の
無機銀系抗菌剤アパサイダー（サンギ社製）を共重合体
に混合して試料４を得た。

【００５０】＜比較用基準試料の調製例＞アクリルアミ
ド２４．９ｇ（７００ｍＭ）、およびＮ，Ｎ′−メチレ
ンビスアクリルアミド０．６５ｇ（８ｍＭ）と、２，
２′−アゾビス（２−アミジノプロパン）ジヒドロクロ
ライド０．２４ｇ（１．７ｍＭ）とを、重合反応溶媒で
ある純水５００ｍｌと共に、反応器である耐圧瓶に添加
し、内部空気を窒素ガスで３０分間置換した後、重合反
応溶液を保持する耐圧瓶を７０℃のインキュベーターに
おいて重合反応処理を行った。得られた重合体を耐圧瓶
より取り出し、蒸留水に浸漬して未反応の残留モノマー
を除去し、得られた固形の共重合体を粉砕して比較用基
準試料を得た。

【００５１】＜実験例１＞（ゲル表面における抗菌性評価）下記表１に示す各微生
物を、菌数が１×１０⁵ｃｅｌｌ／ｍｌとなるよう生理
食塩水溶液に添加し分散させて得られた菌溶液の各々
を、培地成分を含有していない寒天プレート上に塗布し
た。ただし、菌がストレプトマイセスアルブス（Ｓｔｒ
ｅｐｔｏｍｙｃｅｓａｌｂｕｓＩＦＯ１３０１
４）およびアスペルギルステレウス（Ａｓｐｅｒｇｉｌ
ｌｕｓｔｅｒｒｅｕｓＩＦＯ６３４６）である場
合においては、菌体が均一に分散した生理食塩水溶液を
調製することが困難であったため、培養菌体を生理食塩
水溶液に添加して激しく撹拌し、遠心分離処理すること
によって得られた上澄み溶液を用いた。

【００５２】そして、当該寒天プレートに塗布された菌
溶液の上に、上記の調製例１〜調製例４の試料１〜試料
４から得られた抗菌性ゲル、および比較用基準試料のそ
れぞれを重層し、室温で６時間放置した。なお、以上の
実験において、用いた菌は、次の通りである。

【００５３】

【表１】

【００５４】その後、各抗菌性ゲルおよび比較用基準試
料に培地成分を滴下し、各菌種の増殖至適温度におい
て、エッセルキアコリおよびプセウドモナスアエルギノ
サについては２４時間、バチルススブチリスおよびアス
ペルギルステレウスについては４８時間、これら以外の
菌種については７２時間の間、培養を行った。

【００５５】培養後において、各試料、または比較用基
準試料と接触させた寒天プレート上における単位面積当
たりに形成されたコロニー数を顕微鏡を用いて計測して
評価を行った。すなわち、下記式１より算出された生存
率Ａが１％未満の場合を「優」、生存率Ａが１〜１０％
の場合を「良」、生存率Ａが１０％を超える場合を「不
可」と評価し、各試料１〜試料４についての評価の結果
を、下記表２に示した。ただし、菌がストレプトマイセ
スアルブスおよびアスペルギルステレウスである場合に
ついては、抗菌性ゲルと接触した寒天プレート上におい
て明らかにコロニーが形成されていない場合を「優」、
それ以外の場合を「不可」と評価した。ここに、生存率
Ａは、下記式１によって算出される。

【００５６】

【数１】式１生存率Ａ（％）＝（抗菌性ゲルが接触した寒天プレート
上の単位面積当たりに形成されたコロニー数／比較用基
準試料が接触した寒天プレート上の単位面積当たりに形
成されたコロニー数）×１００

【００５７】＜実験例２＞（外来の異質微生物の進入に対するゲルの抗菌性評価）
試料１〜試料４および比較用基準試料の各々を、内径が
１５ｍｍのカラムの底部に厚さが１０ｍｍとなるように
充填した。そして、上記表１に示す各微生物を、菌数が
１×１０⁶ｃｅｌｌ／ｍｌとなるよう生理食塩水溶液に
添加し分散させて得られた菌溶液の各々５ｍｌをカラム
に添加し、室温で放置した。ここに、ストレプトマイセ
スアルブスおよびアスペルギルステレウスにおいては、
培養菌体を生理食塩水溶液に添加して激しく撹拌し、遠
心分離処理することによって得られた上澄み溶液を用い
た。その後、カラム下から落下した生理食塩水溶液を採
取し、寒天培地上に塗布した。また、比較用基準試料か
らは生理食塩水溶液の落下が認められなかったため、比
較用として、抗菌性ゲル通過前の生理食塩水溶液を寒天
培地上に塗布した。

【００５８】そして、各菌種の増殖至適温度で培養を行
い、形成されたコロニー数を顕微鏡を用いて計測し、下
記式２により算出された生存率Ｂが１％未満の場合を
「優」、生存率Ｂが１〜１０％の場合を「良」、生存率
Ｂが１０％を超える場合を「不可」と評価し、各試料１
〜試料４についての評価の結果を、下記表２に示した。
ただし、菌がストレプトマイセスアルブスおよびアスペ
ルギルステレウスである場合については、寒天培地上に
おいて明らかにコロニーが形成されていない場合を
「優」、それ以外の場合を「不可」と評価した。ここ
に、生存率Ｂは、下記式２によって算出される。

【００５９】

【数２】式２生存率Ｂ（％）＝（抗菌性ゲルを通過した生理食塩水溶
液から形成されたコロニー数／抗菌性ゲル通過前の生理
食塩水溶液から形成されたコロニー数）×１００

【００６０】＜実験例３＞（地殻コア試料を用いたゲルの抗菌性の評価）実際に地
殻を掘削して採取された地殻コア試料であって、試料１
〜試料４から得られる抗菌性ゲルおよび比較用基準試料
の各々により覆われたものを、室温で６時間放置した。
そして、各々の抗菌性ゲルおよび比較用基準試料のコー
ト層に外部から培地を浸透させ、室温において７２時間
の間培養を行い、地殻コア試料の表面に形成されたコロ
ニー数を顕微鏡を用いて計測し、下記式３により算出さ
れた生存率Ｃが１％未満の場合を「優」、生存率Ｃが１
〜１０％の場合を「良」、生存率Ｃが１０％を超える場
合を「不可」と評価し、各試料１〜試料４についての評
価の結果を、下記表３に示した。ここに、生存率Ｃは、
下記式３によって算出される。

【００６１】

【数３】式３生存率Ｃ（％）＝（抗菌性ゲルで覆った地殻コア試料の
単位面積当たりに形成されたコロニー数／比較用基準試
料で覆った地殻コア試料の単位面積当たりに形成された
コロニー数）×１００

【００６２】

【表２】

【００６３】上記表２において、Ａ欄はゲル表面におけ
る抗菌性の評価を示す欄、Ｂ欄は外来の異質微生物の進
入に対するゲルの抗菌性評価を示す欄である。

【００６４】

【表３】

【００６５】上記表２および表３の結果から、試料１〜
試料４の抗菌性ゲルによれば、各種の微生物に対して、
優れた抗菌性を示すことが明らかである。従って、地殻
コア試料の採取方法において、これらの抗菌性ゲルを地
殻コア試料を被覆するために用いることにより、微生物
汚染のない状態で地殻コア試料を採取することができ、
この地殻コア試料は、地殻内微生物の研究に適したもの
である。

【００６６】

【発明の効果】本発明の地殻コア試料の採取方法によれ
ば、掘削により地殻から分取される地殻コアは、その全
体が抗菌性高分子ゲルにより被覆された状態で採取され
ることにより、外部からの微生物による微生物汚染を十
分有効に防止することができ、仮に、外部微生物が進入
した場合にもその増殖が抑制される。しかも、抗菌性高
分子ゲルはそれ自体が微生物により汚染されることがな
い。

【００６７】そして、当該抗菌性高分子ゲルは、無機抗
菌剤が重合体に分散されてなる高分子体であって、抗菌
性を発揮する無機抗菌剤が、水に実質上不溶性または難
溶性であることから、当該無機抗菌剤が外部に溶出する
ことがなく、従って、地殻コア試料が無機抗菌剤によっ
て汚染されることがなくて当該地殻コア試料における生
態系が十分に保護されると共に、当該抗菌性高分子ゲル
の抗菌性または抗菌作用が安定して長期間にわたって発
揮される。

【００６８】また、重合体物質と、この重合体物質に分
散された水に実質上不溶性または難溶性の無機抗菌剤と
よりなる粉末状の地殻コア試料採取用のゲル材料によれ
ば、きわめて容易に目的とする抗菌性高分子ゲルを得る
ことができ、しかも、軽量であるので、その運搬および
保管などがきわめて容易であって、実用上、きわめて便
利である。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、掘削船を用いた海底地殻の掘削作業中
の状態を、その一部を簡略化して示した説明図である。

【図２】図２は、ライザーパイプを構成する構成ユニッ
トの詳細を、ドリルパイプが通った状態のメインパイプ
における管軸に沿った断面と共に示す、説明用一部断面
図である。

【図３】図３は、海底の掘削を開始する直前のドリルパ
イプおよびドリルビットを、その管軸に沿った断面を一
部を簡略化して示した説明用断面図である。

【図４】図４は、海底の掘削を開始した直後のドリルパ
イプおよびドリルビットを、その管軸に沿った断面を一
部を簡略化して示した説明用断面図である。

【図５】図５は、海底の掘削中のドリルパイプおよびド
リルビットを、その管軸に沿った断面を一部を簡略化し
て示した説明用断面図である。

【図６】図６は、抗菌性ゲルに被覆された地殻コア試料
を示す、筒軸に垂直な断面を示す説明用斜視図である。

【符号の説明】

１０掘削船１１トップドライブ１２ａ、１２ｂ、１２ｃ推移装置１３海面１４噴出防止装置１５地殻表面１６地殻１７ケーシングパイプＰ円柱状コア部分Ｇ環状間隙１８保護膜２０ライザーパイプ２１ドリルパイプ２２メインパイプ２３アウターバーレル２４内部流通路２５環状流通路２７キル・チョークライン２８ラインホルダー３０ドリルビット３１カッターエレメント３５地殻コア試料３６抗菌性ゲル３７地殻コア４０インナーバーレル４１封止部材４２ゲル吐出口部材４３連続ロッド４４弁部材４５開閉弁機構４６作用ディスク４７抗菌性ゲル４８ゲル吐出孔

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｇ０１Ｎ 1/08 Ｇ０１Ｎ 1/08 Ｆ (72)発明者辻井薫神奈川県横須賀市夏島町２−15 海洋科学技術センター内 (72)発明者掘越弘毅神奈川県横須賀市夏島町２−15 海洋科学技術センター内Ｆターム(参考） 2G052 AA19 AC04 AC06 AD12 BA29 JA04 4J002 BC121 BE011 BG011 BG071 BG131 BH021 BJ001 DA076 DA106 FB076 FB29 FD186 GL00

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】地殻を掘削して地殻コア試料を得る地殻
コア試料の採取方法において、地殻コア試料を、水に実質上不溶性または難溶性の無機
抗菌剤が重合体に分散されてなる抗菌性高分子ゲルによ
り被覆した状態で採取することを特徴とする地殻コア試
料の採取方法。
【請求項２】無機抗菌剤が、銀、亜鉛、銅、およびそ
れらのイオンを含有する化合物の少なくとも一種よりな
るものであることを特徴とする請求項１に記載の地殻コ
ア試料の採取方法。
【請求項３】無機抗菌剤が基体に担持されていること
を特徴とする請求項１または請求項２に記載の地殻コア
試料の採取方法。
【請求項４】抗菌性高分子ゲルを構成する重合体が、
親水性基を含有することを特徴とする請求項１から請求
項３のいずれかに記載の地殻コア試料の採取方法。
【請求項５】抗菌性高分子ゲルが、無機抗菌剤を０．
０００１〜１０．０質量％の割合で含有することを特徴
とする請求項１から請求項４のいずれかに記載の地殻コ
ア試料の採取方法。
【請求項６】重合体と、この重合体に分散された水に
実質上不溶性または難溶性の無機抗菌剤とよりなり、地
殻を掘削することによる地殻コア試料の採取において、
当該地殻コア試料を被覆するために用いられることを特
徴とする地殻コア試料採取用の抗菌性高分子ゲル。
【請求項７】重合体物質と、この重合体物質に分散さ
れた水に実質上不溶性または難溶性の無機抗菌剤とより
なり、水が添加されることにより抗菌性高分子ゲルを生
成する粉末状ゲル材料であって、当該抗菌性高分子ゲルは、地殻を掘削することによる地
殻コア試料の採取において、当該地殻コア試料を被覆す
るために用いられることを特徴とする地殻コア試料採取
用のゲル材料。