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最近の研究成果

メタンハイドレート 2019年11月28日発表

世界初、深海底に眠る塊状のメタンハイドレートの強さや硬さを測定-海底表層のメタンハイドレート回収技術開発に関わる重要な物性の取得に成功-

日本海上越沖で掘削採取された、塊状のメタンハイドレート(水分子とメタン分子からなる氷状の固体物質)の強さ(強度)や硬さ(剛性)を測定することに、世界で初めて成功した。メタンハイドレートは、低温高圧下では安定しているが、常温大気圧下ではメタンガスと水に分解してしまうため、天然のメタンハイドレートの強度や剛性を測定するのは極めて困難であった。産総研では、深海底の水圧を保持したまま採取されたメタンハイドレートの物性を評価する装置の開発を進めており、今回、産総研と明治大学が協力して採取した表層型メタンハイドレートの強度や剛性を測定する実験に成功した。深海底の泥の中に塊状で存在する表層型メタンハイドレートが、どのくらいの硬さで、また力学的にどのように安定しているのか、これまで明らかになっていない。メタンハイドレートの強度や剛性は、表層型メタンハイドレートの具体的な回収技術(砕く、壊す、集めるなど)の検討や、メタンハイドレート開発時の海底地盤の力学的安定性を評価する上で重要な物性である。今回の研究成果は、深海底の資源開発及び環境評価へ重要な役割を果たすことが期待される。

概要図

アルツハイマー発生メカニズム 2019年11月22日発表

アルツハイマー病発症初期の病態を示す新たなモデルマウスを開発-発症のメカニズムの解明や、認知機能障害の予防・改善方法の開発に期待-

アルツハイマー病(AD)の原因因子の一つであるアミロイドβタンパク質(Aβ)のオリゴマーのみを神経細胞内に発現し、発症初期の病態を示す新規ADモデルマウスを開発した。ADはAβが凝集し、老人斑となって脳の神経細胞周囲に蓄積することが発症の引き金であると考えられてきた。しかし最近、老人斑ができる以前から神経機能障害が始まり、これを引き起こすのは、少数のAβ分子が重合したAβオリゴマーであることが多数報告されている。産総研はこれまでにAβと緑色蛍光タンパク質のGFP(Green Fluorescent Protein)を融合させると細胞内で3量体前後のオリゴマーを形成することを見出していた。今回、このタンパク質を発現し神経細胞内に蓄積するADモデルマウスを開発した。このマウスは、AD発症初期に見られるオリゴマーの毒性による神経機能障害を示した。このマウスを用いることで、ADの発症原因の解析や予防、初期の段階で病気の進行を抑える創薬候補物質の開発への貢献が期待される。

概要図

転倒防止ロボット 2019年12月9日発表

転倒防止ロボット歩行車を開発-自立支援型介護で座らせきり介護ゼロの実現を目指す-

転倒防止機能を持つロボット歩行車を開発した。従来の歩行車は利用者の転倒を防止する機構を備えておらず、歩行車からの転落や歩行車ごと転倒するリスクがあった。開発した歩行車は転倒動作シミュレーションに基づいて設計され、転倒の初動を抑制することにより転倒を防止する機構を備える。転倒防止機構の有効性は、人型ダミーを用いた試験により検証した。介護施設などでは転倒リスクのある要介護者の移動時に車椅子を用いることが多く、それにより、要介護度が重度化する「作られた寝たきり」の増加が課題となっていた。今回開発した歩行車の利用により、転倒リスクのある要介護者が安全に歩くことが可能となり、要介護度の重度化を予防する自立支援介護、総介護費用の増加抑制が期待される。

転倒防止ロボット歩行車試作機

元素分析 2019年11月5日発表

走査型電子顕微鏡での元素組成分析を高い空間分解能で実現-カーボンナノチューブの表面官能基の均一性を微細構造レベルでイメージング-

走査型電子顕微鏡(SEM)中でのエネルギー分散型エックス線分光法(EDS)による元素分析を従来よりも2桁以上高い空間分解能で可視化する技術を開発した。SEM中でのEDS計測は、元素組成を簡便に定量分析する手法としてさまざまな材料に広く用いられているが、一方で空間分解能が低く、ナノメートルサイズの材料を精度良く分析することが困難であった。今回開発した技術では、試料の支持基板を工夫することで観察時のエックス線信号検出の安定性を飛躍的に改善し、空間分解能10ナノメートル以下のイメージングを実現した。カーボンナノチューブ(CNT)材料開発では、機能性を付与するためにCNT表面に官能基を導入する技術開発が盛んに行われている。CNTは直径数~数100ナノメートル程度の束状の構造(バンドル)を形成し、それらバンドルの特性、溶媒や母材中での解繊状態、ネットワーク構造が、最終的に得られるCNT材料の機能に大きく影響する。したがってCNTバンドルの表面官能基の分布を高い空間分解能で迅速に評価する技術が求められていた。今回開発した技術により、バンドル状のCNT表面の官能基分布を高い精度で評価できるようになった。CNTをはじめとするさまざまなナノ材料の表面状態を実用的な大面積視野で評価できる技術として今後の材料開発への貢献が期待される。

概要図

牛の繁殖 2019年11月14日発表

牛の繁殖性を改善する凍結精液の大量生産技術を開発-牛の人工授精に最適化することで量産技術の単純さと高い繁殖成績を両立-

牛の繁殖における人工授精時の受胎率を向上させる精液の前処理技術を開発した。さらに精液の大量生産と、規格流通形態であるストロー型容器に封入した状態での凍結保存を行い、牛に人工授精を行う実証実験により高い受胎率を確認した。これまでに、人工授精や体外受精など用途ごとに受胎に有利な精子を泳ぎの形で見分けることができることを報告していた。今回、牛の人工授精に的を絞り、生産工程の簡便さを重視して、前回製作したマイクロ流路をスケールアップして、大量生産技術を開発した。また、既存の繁殖方法と同じく凍結ストロー状態で提供することができる精液の量を確保することで、繁殖の現場に導入しやすくした。

概要図

東海地震 2019年11月19日発表

7世紀末と9世紀末の東海地震の痕跡を発見-1300年間にわたる東海地震の繰り返しと南海地震との連動性が明らかに-

静岡県西部の太田川低地から7世紀末と9世紀末の津波堆積物を発見し、歴史記録上未確認であった2回の東海地震の発生を確認した。南海地震が684年と887年に発生したことは歴史記録にあるが、同時代の東海地震については確実な歴史記録がない。特に887年の南海地震では東海地域も含む広い範囲で強い揺れを感じたという記録があり、今回の津波堆積物の発見により東海地震も同時に発生したことが確認された。これにより過去1300年について東海地震がいつ発生し、それが南海地震とどういうタイミングであったかをより詳しく明らかにした。

概要図

原子核時計 2019年9月12日発表

自然界で最小の励起エネルギーをもつ原子核状態の人工的生成に成功-超精密「原子核時計」実現に大きく前進-

世界で初めてアイソマー状態を人工的に生成することに成功しました。本方法は大型放射光施設(SPring-8)の高輝度X線を用いるもので、放射線の少ないクリーンな環境下でアイソマー状態を自在に生成できるという利点があります。これによりアイソマー状態の研究が進展し、原子核時計の実現に向けて大きく前進するものと期待されます。

トリウム229準位図

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