ケムステニュース

200MHzのNMRが持ち歩けるって本当!?

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. 農薬メーカの事業動向・戦略について調査結果を発表
  2. 大学発ベンチャー「アンジェスMG」イオン液体使った核酸医薬臨床試…
  3. 天然物化学談話会
  4. 死海付近で臭素が漏洩
  5. 住友化・大日本住友薬、ファイザーと高血圧症薬で和解
  6. ラスカー賞に遠藤章・東京農工大特別栄誉教授
  7. 後発医薬品、相次ぎ発売・特許切れ好機に
  8. 2017年の有機ELディスプレイ世界市場は11年比6.6倍の2兆…

注目情報

ピックアップ記事

  1. YMC-DispoPackAT 「ケムステを見た!!」 30%OFFキャンペーン
  2. 第38 回化学反応討論会でケムステをみたキャンペーン
  3. 分析技術ーChemical Times特集より
  4. -ハロゲン化アルキル合成に光あれ-光酸化還元/コバルト協働触媒系によるハロゲン化アルキルの合成法
  5. 祝5周年!-Nature Chemistryの5年間-
  6. What’s Cooking in Chemistry?: How Leading Chemists Succeed in the Kitchen
  7. 水溶性ニッケル塩を利用したグリーンな銅ナノ粒子合成法の開発
  8. モザイクワクチン HIVから人類を守る救世主となるか
  9. ベンジャミン・フランクリンメダル―受賞化学者一覧
  10. マクコーマック反応 McCormack Reaction

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

有機電解合成のはなし ~アンモニア常温常圧合成のキー技術~

(出典:燃料アンモニアサプライチェーンの構築 | NEDO グリーンイノベーション基金)Ts…

光触媒でエステルを多電子還元する

第621回のスポットライトリサーチは、分子科学研究所 生命・錯体分子科学研究領域(魚住グループ)にて…

ケムステSlackが開設5周年を迎えました!

日本初の化学専用オープンコミュニティとして発足した「ケムステSlack」が、めで…

人事・DX推進のご担当者の方へ〜研究開発でDXを進めるには

開催日:2024/07/24 申込みはこちら■開催概要新たな技術が生まれ続けるVUCAな…

酵素を照らす新たな光!アミノ酸の酸化的クロスカップリング

酵素と可視光レドックス触媒を協働させる、アミノ酸の酸化的クロスカップリング反応が開発された。多様な非…

二元貴金属酸化物触媒によるC–H活性化: 分子状酸素を酸化剤とするアレーンとカルボン酸の酸化的カップリング

第620回のスポットライトリサーチは、横浜国立大学大学院工学研究院(本倉研究室)の長谷川 慎吾 助教…

高分子材料におけるマテリアルズ・インフォマティクスの活用:高分子シミュレーションの応用

開催日:2024/07/17 申込みはこちら■開催概要近年、少子高齢化、働き手の不足の影…

そうだ、アルミニウムを丸裸にしてみようじゃないか

N-ヘテロ環ボリロキシ配位子を用いることで、アニオン性かつ非環式、さらには“裸“という極めて不安定な…

カルベンがアシストする芳香環の開環反応

カルベンがアシストする芳香環の開環反応が報告された。カルベンとアジドによる環形成でナイトレンインダゾ…

有機合成化学協会誌2024年7月号:イミン類縁体・縮環アズレン・C–O結合ホモリシス・ハロカルビン・触媒的バイオマス分解

有機合成化学協会が発行する有機合成化学協会誌、2024年7月号がオンライン公開されています。…

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

PAGE TOP