低感度核用超高感度極低温NMRプローブの開発

• Project/Area Number: 18710195
• Research Category: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Research Field: Living organism molecular science
• Research Institution: The Institute of Physical and Chemical Research
• Principal Investigator: 高橋 雅人 The Institute of Physical and Chemical Research, タンパク質基盤研究グループ, 研究員 (60392015)
• Project Period (FY): 2006 – 2007
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2007)
• Budget Amount: ¥3,600,000 (Direct Cost: ¥3,600,000); Fiscal Year 2007: ¥700,000 (Direct Cost: ¥700,000); Fiscal Year 2006: ¥2,900,000 (Direct Cost: ¥2,900,000)
• Keywords: 33S / 四極子核 / 極低温プローブ / 高感度化 / メタボローム / タウリン

Research Abstract

昨年度に引き続き、低感度核用超高感度極低温NMRプローブの開発として33Sプローブの開発を行った。昨年度の研究により決定されたプローブの基本設計により、サンプル直径10mm、サンプル長20mm、3ターンのコイルを直列に接続した6ターンコイルでプローブ製作を行った。
コイルのターン数が多いほどコイルのQ値が大きくなるため高感度化が可能である。しかし、ターン数が多いと高周波では周波数により電流の流れが複雑になるため、3次元高周波電磁界シミュレーションによる解析を追加で行った。その結果、3ターンを直列に並べた6ターンのコイルが実現可能であることが判明した。このターン数は通常溶液用の鞍型コイルとしては多すぎる数であるが、33Sのような低周波核種専用(500MHzNMRで38.38MHz)であるためにこれまでにないターン数のコイルが可能である。また実際にこのコイルを製作し、ネットワークアナライザで共振特性や高周波磁場分布を調べた。その結果、3次元高周波電磁界シミュレーションとそれによって得られたSパラメータを使った回路シミュレータの結果とよく一致していることが確認できた。
性能検討の結果、感度の向上をより重視することにしたため、コイルの直径を小さくし、可能な限り室温試料空間に近づける構造にした。これは、極低温のコイルと室温の試料空間が接触する可能性が大きくなるため技術的に困難であるが、感度向上に寄与が可能である。このためにコイル支持には超肉薄の石英管を使用した。
これらの開発により33Sのより高感度な測定が可能となった。