【技術】コンパクト超高磁場NMRの実現へ　レアアース系高温超伝導ワイヤを使用したNMR装置を開発

1 ：もろ禿HINE! ★＠＼(^o^)／：2016/01/10(日) 12:57:30.46 ID:CAP_USER.net

コンパクト超高磁場NMRの実現へ | 理化学研究所
http://www.riken.jp/pr/press/2016/20160108_2/
コンパクト超高磁場NMRの実現へ | 60秒でわかるプレスリリース | 理化学研究所
http://www.riken.jp/pr/press/2016/20160108_2/digest/


私たちの体の中ではたらく小さなタンパク質を詳しく観察するには、分子の持つ物理的な性質を測定してデータから形を読み解く作業が必要となります。
核磁気共鳴装置（NMR）は、そのための測定装置の一つ。
強い磁場に置かれたときに分子が示す特徴的な振る舞い（この現象を核磁気共鳴と呼びます）を測定し、正確な分子構造を分析します。

NMRでは、分子にかける磁場が強ければ強いほど精密な測定ができるので、磁力の強い電磁石を使います。
しかし、普通の金属線で電磁石を作ると、大きな電流によって発熱し、あまり大きな磁場を出せません。
この問題を解決したのが、非常に低い温度に置かれた金属化合物の電気抵抗がゼロとなる「超伝導」という物理現象です。
超伝導技術をNMRに応用したことで、NMRの高磁場化が一気に加速しました。

現在稼働しているNMR装置には液体ヘリウム温度（-269℃）で超伝導状態になるワイヤで作製した「低温超伝導磁石」が用いられています。
しかし、装置の大型化や高磁場化の限界といった課題が浮かび上がってきました。そこで期待されるのが、金属の低温超伝導よりはるかに高い磁場を出せるセラミックスの高温超伝導です。
特に、高い磁場の中で大きな電流を流すことに向いている希土類（レアアース）元素を使用した高温超伝導ワイヤ使うことで、電磁石のさらなる高磁場化・小型化が可能となります。

共同研究グループは、レアアース系高温超伝導ワイヤをNMR装置に応用する際の最大の課題となっていた、磁場の空間的な乱れを解決する超精密磁場発生手法を開発しました。
これにより、レアアース系高温超伝導ワイヤを用いたNMR装置で、実際にタンパク質を高分解能で測定することに初めて成功しました。この超精密磁場発生手法は、
今後のコンパクト超高磁場NMR開発に不可欠な要素技術です。
超伝導技術を応用した機器の中で、最も精密な磁場が要求されるのがNMR装置。
ここで開発された新しい技術は、MRI（磁気共鳴画像法）装置やリニアモーターなど、他の超伝導機器の開発への大きな波及効果が期待できます。

2 ：名無しのひみつ＠＼(^o^)／：2016/01/10(日) 12:58:02.99 ID:6H2OlByd.net

20代女性の95％、自分の身体に後ろめたさを感じていた（調査結果）
https://t.co/AJj7Byuu0u

ゎ

3 ：名無しのひみつ＠＼(^o^)／：2016/01/10(日) 13:00:54.41 ID:CUeeG3NL.net

なるほど先日のキヤノンの小型MRI開発はこれがベースになってんだな。

4 ：名無しのひみつ＠＼(^o^)／：2016/01/10(日) 13:12:22.67 ID:dVOUTeC8.net

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　,ｨ, (fー--─‐- ､、
.　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　 ,ｲ/〃　　　　　　　　ヾ= 、
　　　　　　　　　_,,r-‐''"´　＾　｀N /l/　　　　　　　　　　　　　　 ｀ヽ
　　　　　　　　彡　　　　　 　 N! l　　　　　　　　　　　　　　　　　　 ｀､
　　　,, -‐- ,,-彡　　　　　　　l ヽ　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　 l｀ ´ ｀`‐ ､
　彡´　　　　　　|　　　　,,w,,wヽヽ　　　　　　　　　　　　　　,,　　　 　 |　　　　　 ｀ヽ‐‐-- ､
_彡　 　 　 　 　 |　 //ﾚ/ﾊl/ﾊ＼ヾｰ　　　　　　　　_,,　,,r,,/lヾ　　　　|　　　　 　 　 }　　　　`‐､
ﾊl/　　 ,/ﾊlヾヾ,l､ /三f､,,_　　 _,ヾニ＿ ＿＿＿_彡ﾉノﾉノﾉ_ヾヾ　　 | ,l､ ､　　　　 l､_ ,､-‐､　　|
/ﾚ　 /l,,_/＿_ヽ lヾ　ヽﾓ-ヽl ´fﾓﾁ7ヽ={　r‐ｨｯヾ ヽ-r'´〒fデF｀lｪr‐､ﾊlヽヽヽ　　 l　　　　 ヽ　|
　l｀=l　fﾓﾁ）_{´ヽl!l　　　　 :l　　 　 l ll !l　 `┴ｰ/ｿl⌒ｯ`┴┴'　}//l l､ ,,､ｧtｯﾋヽ､rｩ　_,,ｪﾋ‐　l,-､
　ヾ}弋＿シl弋　ヽl　　　　ヽ-　 　 ヽl　lゝ＿＿,ノ |　 ゞ_＿＿ノl/l /　l　 ｀~ﾞ´　 lｧﾉl　､fﾓﾁ　lヾ;|
　　ヾl　　　`'　 `''´lヽ　　──　　 /l＼l　 　 　 　 l､,　　　　　　l_ノ　〈 _　　　　 l!ﾉ l､,　　　　lソ
　　　}＼　￣￣　,ｨl　＼　 ￣　 ／　l　 l　　　　＿＿＿　　　　/　　──　　　丿 ─‐　 　 丿
　　,/＼ ＼＿_／/ ＼　＼___／　,,-''＼|＼　　　　＿ 　 　 　 /|＼　 -　　　／ |､　 ｀　　／ ,|､
-‐'　　　＼_,,-‐'＼　　｀ヽ､　　,,r'　　　/|　 ＼　　　　　　　／　.|　 ＼＿_／　 ,,rヽ‐-‐ ''　／ l｀ヽ
　　　,,-‐'' 　 　 　 ＼　　/＼/＼　 ／　＼.　 ＼＿＿__／　　／＼　　　 ,,-‐''　　/＼ ,／　　l　　ヽ
-‐''´　　　　　　　　　＼/　 }ﾞ　_,,,‐''＼　　 ＼　　　　　　　 ／　　 /l＼‐''　　　 ／　　｀ヽ､_　l
　　　　　　　　　　　　　　_,,-‐''　　　　ヽ　　　＼　 　 　 ／　　　 / l　　''‐-､,／　　　　　　 ｀‐-､_
　　　　　　　　　　_,,-‐''´　　　　　　　　ヽ　　　 ／V＜´　　　　 /　l　　　　　　｀‐- ､,,_

5 ：名無しのひみつ＠＼(^o^)／：2016/01/10(日) 13:14:07.39 ID:rwhxQnIn.net

レアアースってすごいんだなぁ(小並感

6 ：名無しのひみつ＠＼(^o^)／：2016/01/10(日) 13:25:32.11 ID:H4nWvBum.net

>>4
はえーよwww

7 ：名無しのひみつ＠＼(^o^)／：2016/01/10(日) 13:28:33.17 ID:zfPfcJ6l.net

それでも液体窒素が必要　↓
http://www.riken.jp/~/media/riken/pr/press/2016/20160108_2/digest.jpg

8 ：名無しのひみつ＠＼(^o^)／：2016/01/10(日) 13:45:01.84 ID:clwUdEAE.net

>>7
液体ヘリウムとコスト比較すると30倍ぐらいの開きがある。
液体窒素は安いし、そこらへんの温度だと冷却機でダイレクトに冷やせる可能性もある。

9 ：名無しのひみつ＠＼(^o^)／：2016/01/10(日) 16:53:42.08 ID:uPg1QUCg.net

>>7
液体窒素はリッター10円以下。

10 ：名無しのひみつ＠＼(^o^)／：2016/01/10(日) 17:16:34.41 ID:g9Vc1kLW.net

>>4
俺もまっさきにそれが浮かんだ

11 ：名無しのひみつ＠＼(^o^)／：2016/01/10(日) 17:44:14.97 ID:ydQ7ESx3.net

「最大の課題となっていた、磁場の空間的な乱れ」って、何かの拍子に乱れが生じたら
超伝導が破れて爆発すんじゃね？

12 ：名無しのひみつ＠＼(^o^)／：2016/01/10(日) 18:53:28.94 ID:Nm1pxbov.net

リニア1000k出るのか？

13 ：名無しのひみつ＠＼(^o^)／：2016/01/10(日) 19:11:00.60 ID:lRZ15qvy.net

はやくMRIが小型化しないかな
具体的には、ヘルメット型で、装着しながら動き回れるくらいに

14 ：名無しのひみつ＠＼(^o^)／：2016/01/10(日) 19:12:00.24 ID:JfxPB/K4.net

永久電流モードで運転出来るようになったのなら凄いことですね。

15 ：名無しのひみつ＠＼(^o^)／：2016/01/10(日) 19:15:37.69 ID:3WFAm47u.net

【科学】MITが小型核融合炉の概念設計　「アイアンマン」もびっくり！
http://daily.2ch.net/test/read.cgi/newsplus/1442107027/l50
小型・低コストの設計を可能にしたのは、高温超伝導材料のREBCO（希土類バリウム銅酸化物）を採用しているため。
重水素と三重水素で核融合を起こすのに必要な、数千万度から数億度
という超高温のプラズマ（荷電粒子のガス）を閉じ込めるのに、強度が2倍の磁場を発生させるコイルが作れるという。

16 ：名無しのひみつ＠＼(^o^)／：2016/01/10(日) 19:43:42.44 ID:2RhGPmEl.net

>>13
人体への影響が未知数の装置を頭部につけっぱなしとか怖すぎるわ

17 ：名無しのひみつ＠＼(^o^)／：2016/01/10(日) 22:13:55.59 ID:o0rRLeFX.net

がんがんがんがんがんがんがんがんは治らないんだな

18 ：名無しのひみつ＠＼(^o^)／：2016/01/10(日) 22:50:01.55 ID:s0GIA33b.net

ヘリウムなんてそのうち枯渇するだろ。
ヘリウム使わない仕組みができれば画期的なこと。

19 ：名無しのひみつ＠＼(^o^)／：2016/01/11(月) 00:00:05.97 ID:qQmInfaA.net

>>17
それ磁場とは直接関係無い。音が大きいのはケーシングの剛性が不足してるから。
それからグッポングッポン言ってるのはヘリウムの液化ポンプの音な。

20 ：名無しのひみつ＠＼(^o^)／：2016/01/11(月) 00:11:31.56 ID:0f+DkUVQ.net

　　　　|┃三　　　　,ｨ, (fー--─‐- ､、
　　　　|┃.　 　 ,ｲ/〃　　　　　　　　ヾ= 、
　　　　|┃　　 N ｛　　　　　 　 　 　 　 　 ＼
　　　　|┃　 ﾄ.l ヽ　　　　　　　　　　　　　　 l
　ｶﾞﾗｯ.|┃　､ゝ丶　　　　 　 　 ,..ｨ从　　　　|
　　　　|┃　 ＼`.、_　 　 _,. _彡'ﾉﾘ__,.ゝ、　 |　　　　　／￣￣￣￣￣￣￣￣￣￣￣￣￣
　　　　|┃三　｀ゞf‐＞ｎ;ﾊ二r^ｧｎj＜ y=ﾚヽ 　　　＜　　話は聞かせてもらったぞ！
　　　　|┃.　　　 |fjl、 ｀￣ﾘj＾ヾ) ￣´　ﾉ ﾚ ﾘ　　　　 |　　　人類は滅亡する！
　　　　|┃三　　ヾl.`ｰ- べｌ,- ｀ ｰ-‐'　 ,ン　　　　 　 ＼＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿
　　　　|┃　　　　　 l 　 　 r─‐-､　　　/:|
　　　　|┃三　　　 　ﾄ､　　｀二¨´　　,.ｲ　|
　　　　|┃　　　　　_亅::ヽ、　　　 .／　i　:ﾄ､
　　　　|┃　　-‐''｢ F′::　 `:ー '´　　,.'　 ﾌ ＞ｰ､
　　　　|┃　　　　ﾄ､ヾ;､..__　　　　　, '_,.／ ／l

21 ：名無しのひみつ＠＼(^o^)／：2016/01/11(月) 07:42:55.48 ID:4uCLmePm.net

魔法騎士

22 ：名無しのひみつ＠＼(^o^)／：2016/01/11(月) 09:23:56.98 ID:Oi8msjP1.net

>>4
ですよね！w

23 ：名無しのひみつ＠＼(^o^)／：2016/01/11(月) 17:13:10.70 ID:7Yi0HqnV.net

>>8
いや，その冷凍機にヘリウム使われているんですけど。

24 ：名無しのひみつ＠＼(^o^)／：2016/01/11(月) 21:34:19.08 ID:wDtVAT4p.net

>>13
3Tクラスの磁場だからな
周りから金属がかっ飛んでくるぞ

25 ：名無しのひみつ＠＼(^o^)／：2016/01/11(月) 23:03:25.01 ID:/NwSO3zK.net

>>23
ヘリウムいらんよ

26 ：名無しのひみつ＠＼(^o^)／：2016/01/11(月) 23:18:01.78 ID:Ka2K48ze.net

液体窒素を同級生の背中に入れようとしたやつがいたけど未遂に終わった。
背筋がぞっとして振り向いたそうである。

27 ：名無しのひみつ＠＼(^o^)／：2016/01/12(火) 00:37:58.30 ID:fchD/wlm.net

雷電フロスト

28 ：名無しのひみつ＠＼(^o^)／：2016/01/12(火) 08:43:39.22 ID:ldR+vBbo.net

>>25
冷媒、どうすんの？

29 ：名無しのひみつ＠＼(^o^)／：2016/01/12(火) 12:33:05.61 ID:f3Kt0TM1.net

冷凍機の冷媒にヘリウム使うとしても、ガスだから少量でいいよね
液体ヘリウムでコイル冷やすなら大量に必要

30 ：名無しのひみつ＠＼(^o^)／：2016/01/12(火) 19:21:24.07 ID:bxfOMsxz.net

超電導リニアもREBCO線材コイルを使う技術が出来てきているので、
消費電力が、現在では新幹線の3倍掛かるものが、1.5倍程度は楽勝で可能。

http://bunken.rtri.or.jp/PDF/cdroms1/0004/2013/0004005922.pdf

もう少し努力すれば、現行新幹線と変わらない程度に出来るだろう。

31 ：名無しのひみつ＠＼(^o^)／：2016/01/16(土) 13:11:01.32 ID:rHBiqXsH.net

>>28
液体窒素作るのに冷媒はいらない。（ドライアイスなんかの寒剤もそうだが。）

つ ジュール・トムソン効果

32 ：名無しのひみつ＠＼(^o^)／：2016/01/27(水) 23:58:05.97 ID:VcxHn3Yc.net

永久磁石を使用したNMRは各社で開発中、近年は信号処理による分解能の向上が著しい。
Spinsolveでは42.5MHz、分解能は0.7Hz未満、picoSpin 80では82MHz、分解能は1.48Hz、
NMReadyでは60MHz、分解能は2Hz未満、Pulsarでは60MHz、分解能は1Hz未満

FPGAを使用してNMRの信号処理を行う方法が開発中。
http://kuchem.kyoto-u.ac.jp/bun/indiv/takezo/opencorenmr/index.html
http://kuchem.kyoto-u.ac.jp/bun/indiv/takezo/opencorenmr/gettingStarted-installation/assets/fallback/index.html
http://kuchem.kyoto-u.ac.jp/bun/indiv/takezo/opencorenmr/gettingStarted-transmitterAndReceiver/assets/fallback/index.html

33 ：名無しのひみつ＠＼(^o^)／：2016/03/02(水) 13:52:18.44 ID:HbS9H7FU.net

高温超伝導バルク磁石を駆使すればヘリウムを使用せずにNMRを作れる
高温超伝導バルク磁石を6層積み上げ、強磁場4.7Tの均一磁場空間を形成
http://www.riken.jp/pr/press/2011/20110511_2/

34 ：名無しのひみつ＠＼(^o^)／：2016/03/02(水) 13:59:29.57 ID:HbS9H7FU.net

液体ヘリウムが不要
NMR用無冷媒バルク超電導磁石と専用小型プローブの開発
http://www.jst.go.jp/sentan/hyouka/h26cyuukan/4-07nakamura.html