[スポンサーリンク]

ケムステニュース

200MHzのNMRが持ち歩けるって本当!?

[スポンサーリンク]

理化学研究所
株式会社 JEOL RESONANCE
イムラ・ジャパン株式会社

の共同研究グループは高分解能ポータブルNMR(200 MHz)の開発に成功した。
既存の卓上NMRの中で最高磁場であり、持ち運びも容易なハイスペック機種。

プレスリリース原文はこちら

概要

高温超伝導バルク磁石により卓上機並みのサイズを実現

画像診断に使われる磁気共鳴画像(MRI)と、タンパク質の構造解析などに用いられる核磁気共鳴(NMR)には、超電導線材を巻いたコイルが強力な電磁石として使われています。超電導状態の維持には液体ヘリウムなどの冷媒が必要であり、MRIやNMRは基本的に移動や移設が困難な構造をしています。特にNMRは、性能の向上に伴いサイズの大型化が進んでいます。

近年、複数の海外メーカーが永久磁石を使った卓上NMRを販売していますが、磁場強度の限界から用途は限定的です。一方、酸化物超電導体と呼ばれる高温超電導素材は、塊(バルク)のまま超電導状態で着磁すると、永久磁石よりもはるかに強い磁場を発生し続ける性質があり、しかも冷媒が不要で冷凍機でも磁場を維持できます。理化学研究所などの研究グループは2011年、高温超電導バルク磁石を用いた世界初の超小型MRIを開発しました。

今回、理化学研究所生命機能科学研究センター構造NMR技術研究ユニットの仲村高志専任技師、株式会社JEOL RESONANCE 技術部の内海博明部員、宮本哲雄副部長、イムラ・ジャパン株式会社 CASE・超電導研究室の柳陽介主任研究員らの共同研究グループは、高温超電導バルク磁石の高度化に取り組み、MRIよりもさらに高い磁場均一度が必要な高分解能200MHz(4.7 T)NMRの開発に成功しました。さらに、着磁した高温超電導バルク磁石を冷凍機で冷却し、磁場を発生させた状態で輸送・移設しても、磁石の性能は変化しないことを確認しました。

高分解能NMRがコンパクト・ポータブルになることで、従来機では不可能だったデスクサイドでの利用が可能になります。また、液体ヘリウムが不要であるため、ヘリウムの資源リスクを回避することで、NMRの維持コストが上昇した際の代替装置にもなり得ます。

(プレスリリースより引用)

特徴

通常のNMR装置には、沸点–269 °Cの液体ヘリウムで冷やすと超伝導状態を示す低温超伝導体(超電導コイル)が使用されている。

一方、液体窒素の沸点–196 °Cにおいても超伝導状態(電気抵抗ゼロ)を示す物質を高温超伝導体と呼ぶ。
今回の開発では、2011年の超小型MRIでも用いたユーロピウムバリウム銅酸化物(EuBCO)から、結晶方位が揃った単一結晶粒の日本製鉄製バルクを使用したとのこと。バルクとは塊のことで、通常の線材(コイル)と違い、塊状のもの。超電導バルク磁石の方が、超電導コイル磁石よりも安価であり、強い磁場を実現できる素材として注目されている(下図、こちらより引用)。

超電導バルク磁石の特徴

 

本体は縦長の形状をしており、スペースを専有しない構造になっている(下図)。
既存の冷媒を使用するNMRが背景に置かれており、大きさの違いがアピールされている。

図はプレスリリースより引用

上部から見た図。手のサイズと比べても非常に小さいことがわかる。

図はプレスリリースより引用

 

既存の卓上NMRとの比較

Picospin, Spinsolve, NMReady, Pulsarの性能比較は過去記事参照。いずれも磁場は80 MHz以下。
過去記事に掲載がなかったものとしては、Brukerが発表したFourier 80がある。

今回の発表は製品の発表ではないため一概に比較することはできないが、高さ(height)はあるもののスペースは専有せず、過去最高磁場のポータブルNMRであることは事実。
実際の製品の価格、機能、オプションなどの発表が待ち遠しい。

 

卓上NMRの用途

大きな利点は、冷媒が不要であること。近年の液体ヘリウムの高騰は尋常ではなく供給難は必至であり[1]、研究費を圧迫していることは言うまでもなく、冷媒不要のNMRの高磁場化が切に望まれている。
冷媒なしで400~500 MHzの高磁場が実現される日が来るのかはわからないが、そうなれば研究環境は大きく変化する。

また、過去記事にも記載されているが、実際の使用面では反応のNMRによる追跡簡単な化合物のNMR測定などで特に威力を発揮する。
特に、多くの機種で1H, 19Fは測定可能であり、NMRによる定量実験が可能である。
個人的には、19F、31P、11Bなどの専用機として使えば、ATMユニットの摩耗が抑えられ、現行の高磁場NMRのトラブルを減らせるのではないかと考えている(実際、19F NMRの多用により、度重なるチューニング操作によってATMユニットが摩耗し、結構な頻度でATMエラーが出ることがある)。

[1] ヘリウム危機について

Macy

投稿者の記事一覧

有機合成を専門とする教員。将来取り組む研究分野を探し求める「なんでも屋」。若いうちに色々なケミストリーに触れようと邁進中。

関連記事

  1. 高校生が河川敷で化学実験中に発火事故
  2. 住友化学が通期予想据え置き、カギ握る情報電子化学の回復
  3. スキンケア・化粧品に含まれる有害物質を巡る騒動
  4. EUのナノマテリアル監視機関が公式サイトをオープン
  5. 旭化成 繊維事業がようやく底入れ
  6. がん治療にカレー成分-東北大サイエンスカフェ
  7. 文字情報を構造式としてオリゴマーの混合物に埋め込み、LC-MSに…
  8. 独バイエル、世界全体で6100人を削減へ

注目情報

ピックアップ記事

  1. 有機合成テクニック集[ケムステ版]
  2. 国際化学オリンピック2022日本代表決定/化学グランプリ2022応募始まる
  3. サイエンスアゴラ2014総括
  4. カイニン酸 kainic acid
  5. 標準物質ーChemical Times特集より
  6. サントリー生命科学研究者支援プログラム SunRiSE
  7. ナノ学会 第22回大会 付設展示会ケムステキャンペーン
  8. 精密分子設計による高感度MRI分子プローブの開発 ~早期診断に向けたがん関連酵素活性の生体内リアルタイム計測~
  9. 量子の力で生体分析!?シングレット・フィッションを用いたNMR感度の増大
  10. リサイクルが容易な新しいプラスチックを研究者が開発

関連商品

ケムステYoutube

ケムステSlack

月別アーカイブ

2021年12月
 12345
6789101112
13141516171819
20212223242526
2728293031  

注目情報

最新記事

乙卯研究所 2025年度下期 研究員募集

乙卯研究所とは乙卯研究所は、1915年の設立以来、広く薬学の研究を行うことを主要事業とし、その研…

次世代の二次元物質 遷移金属ダイカルコゲナイド

ムーアの法則の限界と二次元半導体現代の半導体デバイス産業では、作製時の低コスト化や動作速度向上、…

日本化学連合シンポジウム 「海」- 化学はどこに向かうのか –

日本化学連合では、継続性のあるシリーズ型のシンポジウムの開催を企画していくことに…

【スポットライトリサーチ】汎用金属粉を使ってアンモニアが合成できたはなし

Tshozoです。 今回はおなじみ、東京大学大学院 西林研究室からの研究成果紹介(第652回スポ…

第11回 野依フォーラム若手育成塾

野依フォーラム若手育成塾について野依フォーラム若手育成塾では、国際企業に通用するリーダー…

第12回慶應有機化学若手シンポジウム

概要主催:慶應有機化学若手シンポジウム実行委員会共催:慶應義塾大学理工学部・…

新たな有用活性天然物はどのように見つけてくるのか~新規抗真菌剤mandimycinの発見~

こんにちは!熊葛です.天然物は複雑な構造と有用な活性を有することから多くの化学者を魅了し,創薬に貢献…

創薬懇話会2025 in 大津

日時2025年6月19日(木)~6月20日(金)宿泊型セミナー会場ホテル…

理研の研究者が考える未来のバイオ技術とは?

bergです。昨今、環境問題や資源問題の関心の高まりから人工酵素や微生物を利用した化学合成やバイオテ…

水を含み湿度に応答するラメラ構造ポリマー材料の開発

第651回のスポットライトリサーチは、京都大学大学院工学研究科(大内研究室)の堀池優貴 さんにお願い…

実験器具・用品を試してみたシリーズ

スポットライトリサーチムービー