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論文

Data collection for dilute protein solutions via a neutron backscattering spectrometer

富永 大輝*; 中川 洋; 佐原 雅恵*; 小田 隆*; 井上 倫太郎*; 杉山 正明*

Life (Internet), 12(5), p.675_1 - 675_9, 2022/05

 被引用回数:0 パーセンタイル:0.01(Biology)

中性子背面散散乱装置測定用のタンパク質水溶液試料に適した試料セルのバックグラウンド散乱を評価した。その結果、D$$_{2}$$Oを用いてベーマイトをコーティングしたアルミニウム製サンプルセルの散乱強度は、通常の水(H$$_{2}$$O)をコーティングしたサンプルセルの散乱強度よりも低いことが判明した。また、個体重量の差が小さいセルへの細心の注意と、分光器の中性子ビーム位置に対するサンプルセルの位置再現性により、D$$_{2}$$O緩衝液とサンプル容器の散乱プロファイルを正確に差し引くことができた。その結果、希薄なタンパク質溶液からタンパク質のダイナミクスに関する高品質な情報を抽出することができた。

論文

Evaluation of sample cell materials for aqueous solutions used in quasi-elastic neutron scattering measurements

富永 大輝*; 佐原 雅恵*; 川北 至信; 中川 洋; 山田 武*

Journal of Applied Crystallography, 54(6), p.1631 - 1640, 2021/12

 被引用回数:3 パーセンタイル:47.92(Chemistry, Multidisciplinary)

For quasi-elastic neutron scattering (QENS) studies, sample cells made of pure or alloyed aluminum are frequently employed. Although the Al surface is protected by a passivating film, this film is not robust. Therefore, when the sample is an aqueous solution, chemical interactions between the Al surface and sample, promoted by corrosive entities such as chloride ions and certain conditions of pH, can compromise the integrity of the cell and interfere with the experiment. In this study, the corrosion susceptibilities of Al and its alloys were investigated by subjecting them to various treatments; the results were compared with those of other candidate materials with low chemical reactivity. This work showed that alloys with higher Al content and boehmite-coated surfaces are resistant to corrosion. In particular, for Al, the resistance is due to a reduction in the contact area achieved by reducing the surface roughness. QENS measurements of empty sample cells made of these materials revealed two results: (1) the profile of the cell fabricated with a copper-free Al alloy showed a minor dependence on the scattering vector magnitude $$Q$$ and (2) reducing the real surface area of Al effectively suppresses its scattering intensity, while boehmite coating strengthens the scattering. Cells fabricated with Mo, Nb and single-crystal sapphire can be used as alternatives to Al because of their low scattering intensity and reduced dependence on $$Q$$.

論文

Structural changes in pH-responsive gelatin/hydroxypropyl methylcellulose phthalate blends aimed at drug-release systems

野上 聡*; 門田 和紀*; 内山 博雅*; 有馬 寛*; 岩瀬 裕希*; 富永 大輝*; 山田 武*; 高田 慎一; 柴山 充弘*; 戸塚 裕一*

International Journal of Biological Macromolecules, 190, p.989 - 998, 2021/11

The present study aimed to investigate the thermal-and pH-dependent gelation behavior of gelatin/HPMCP blends using ultraviolet (UV) spectrophotometry, viscoelasticity, and dynamic light scattering (DLS). We found that the release of lisinopril from gelatin/HPMCP gels can be inhibited at low pH. UV spectrophotometric analysis showed that pH had a significant effect on the transparency of aqueous HPMCP systems and gelatin/ HPMCP gels. The viscoelastic patterns of gelatin/HPMCP at pH 4.6 considerably differed from those of gelatin/ HPMCP at pH 5.2 and 6.0. DLS measurements showed that HPMCP molecules in low concentrations underwent strong aggregation below pH 4.8. Such HPMCP aggregation induces a physical barrier in the matrix structures of the gelatin/HPMCP gels, which inhibits the drug release at pH 1.2. This hydrogel delivery system using polymer blends of gelatin/HPMCP can be used in oral gel formulations with pH-responsive properties.

論文

Conformational dynamics of a multidomain protein by neutron scattering and computational analysis

中川 洋; 齋尾 智英*; 長尾 道弘*; 井上 倫太郎*; 杉山 正明*; 味戸 聡志; 富永 大輝*; 川北 至信

Biophysical Journal, 120(16), p.3341 - 3354, 2021/08

 被引用回数:1 パーセンタイル:31.89(Biophysics)

マルチドメインタンパク質は、溶液中で様々な構造を持つことができる。他の分子との相互作用により、そのうちの1つの構造が安定化し、ドメインダイナミクスが変化することが知られている。マルチドメインタンパク質の溶液中での構造を解明するためには、小角散乱法を用いることができる。中性子スピンエコー法は、ナノ秒・ナノメートルスケールでのドメインダイナミクスを解析するための有望な技術であるが、まだ開発途上である。本研究では、非干渉性散乱を用いて中性子スピンエコー法のデータから拡散運動や流体力学的相互作用の寄与を定量的に除去し、マルチドメインタンパク質MurDの3つの機能状態のドメインダイナミクスの違いを明らかにした。3つの状態間の違いは、2つのドメインモードによって説明できた。

論文

Corrosion of aluminum-based containers for neutron studies with aqueous samples under low temperatures

富永 大輝*; 佐原 雅恵*; 川北 至信; 中川 洋; 島本 直伸*

JPS Conference Proceedings (Internet), 33, p.011094_1 - 011094_5, 2021/03

BB2019-2098.pdf:5.18MB

中性子準弾性散乱研究では、しばしばアルミもしくはアルミ合金製の試料容器が使われる。入射中性子の強度増大に伴って、研究領域は拡がり続けており、希薄な試料環境でもデータ取得は以前より速くなっている。そうした研究分野の一つに水を含むシステムが挙げられる。この研究では、アルミに関する温度効果を調べ、低温環境下でもアルミの腐食が起きることが分かった。その理由は、母材としてのアルミニウムと不動態フィルムとしての酸化アルミニウムの膨張係数の差による。

論文

Position dependency of the scattered intensity in the time-of-flight backscattering spectrometer DNA

松浦 直人*; 山田 武*; 富永 大輝*; 小林 誠*; 中川 洋; 川北 至信

JPS Conference Proceedings (Internet), 33, p.011068_1 - 011068_6, 2021/03

飛行時間分析型後方散乱分光器DNAにおける散乱強度の位置依存性を調査した。垂直方向(位置敏感一次元検出器(PSD)のピクセル方向)と水平方向(PSD毎)の両方で周期的な構造が見られた。DNAに設置されたソラースリットとアナライザー結晶の設計値を超えた過度な湾曲が、強度分布の起源であると考えられる。我々は、強度の位置依存性と弾性散乱のエネルギーオフセットを系統的に補正できるソフトウェアを開発した。このソフトウェアにより、本来の散乱強度からのずれが補正でき、エネルギー分解能などのデータの質も向上させることができる。

論文

Quartz cell for a backscattering spectrometer

富永 大輝*; 川北 至信; 中川 洋; 山田 武*; 柴田 薫

JPS Conference Proceedings (Internet), 33, p.011086_1 - 011086_5, 2021/03

BB2019-1956.pdf:0.78MB

後方散乱型中性子分光器、特にJ-PARC MLFのBL02(DNA)分光器用に最適化された二重円筒型石英試料セルを開発した。一端を閉じられた石英ガラス管を0.55mmの厚みまで削り、内筒を底部の突起によって外筒に同芯になるように挿入する。この石英セルは、標準的に用いられているアルミセルの表面に触れさせたくない試料に用いられる。石英セルと標準アルミセルの容器散乱の効果を重水バッファ試料を使って中性子準弾性散乱実験(QENS)により確かめた。Qが1[1/A]未満の領域では石英セルとアルミ容器の弾性散乱プロファイルはほぼ同一であった。一方Qが1[1/A]以上の領域では、石英ガラスのFSDPのために、プロファイルが異なることが分かった。この領域では、吸収補正や石英セルの個々の厚みの差を考慮した解析が必要である。

論文

Dynamics of proteins with different molecular structures under solution condition

井上 倫太郎*; 小田 隆*; 中川 洋; 富永 大輝*; 齋尾 智英*; 川北 至信; 清水 将裕*; 奥田 綾*; 守島 健*; 佐藤 信浩*; et al.

Scientific Reports (Internet), 10, p.21678_1 - 21678_10, 2020/12

 被引用回数:3 パーセンタイル:14.45(Multidisciplinary Sciences)

非干渉性中性子準弾性散乱(iQENS)は、タンパク質の内部ダイナミクスを調べるための魅力的な手法である。しかし、中性子ビームのフラックスが低いことや、iQENSプロファイルから内部ダイナミクスを抽出するための解析手法がないことが、生理的条件下(溶液中)での研究の障害となっていた。近年の中性子分光器の開発により、iQENSプロファイルから内部ダイナミクス,並進拡散,回転拡散を切り離すことが可能となった。本研究では、球状性蛋白質(GDP)と天然変性蛋白質(IDP)の溶液中での内部ダイナミクスを調べた。その結果、IDPの平均緩和時間はGDPよりも大きいことが分かった。IDPの内部ダイナミクスを詳細に解析した結果、IDPのmobileなH原子の割合はGDPよりもはるかに高いことが明らかになった。興味深いことに、mobileな水素原子の割合は、溶媒に曝された表面の水素原子の割合と密接に関連していることがわかった。iQENS研究では、タンパク質の分子構造に応じて、溶媒にさらされたアミノ酸残基が内部ダイナミクスを支配していることが示された。

論文

Economic scale of utilization of radiation, 1; Industry: Comparison between Japan and the U. S. A.

幕内 恵三; 田川 精一*; 柏木 正之*; 釜田 敏光*; 関口 正之*; 細淵 和成*; 富永 洋*; 大岡 紀一

Journal of Nuclear Science and Technology, 39(9), p.1002 - 1007, 2002/09

 被引用回数:6 パーセンタイル:39.65(Nuclear Science & Technology)

本件は、平成11年度及び平成12年度に実施した「我が国の放射線利用経済規模」、「我が国と米国の放射線利用経済規模」に関連し、工業利用についての報告である。調査の結果は次のとおりである。(1)米国放射線利用項目を経済規模が大きい順に並べると、(a)半導体加工(4.5兆円),(b)タイヤ(1.6兆円),(c)医療用具の滅菌(約5,800億円),(d)非破壊検査(約780億円)の順となる。傾向は我が国も同じである。この(a)から(d)の合計(特化項目の合計)は、米国が約6.7兆円,我が国が約4.7兆円となる。この規模比率は1.4である。全体的に見ると放射線工業利用製品を、米国は大量に安く生産している。(2)1997年における米国のGDPは1,006兆円、此に対する日本のGDPは512兆円である。米国は日本の約2倍である。米国特化項目の合計の対GDP比は0.7%,我が国限定項目の合計の対GDP比は0.9%となる。両者はほとんど差がない。

論文

原子力利用の経済規模

武久 正昭*; 田川 精一*; 柏木 正之*; 富永 洋*; 石川 勇*; 大岡 紀一; 釜田 敏光*; 細淵 和成*; 幕内 恵三; 竹下 英文; et al.

原子力利用の経済規模; NSAコメンタリーシリーズ, No.9, 139 Pages, 2001/01

平成11年度に、原研は科技庁研究技術課(現在、文科省研究振興局量子放射線研究課)から委託調査を受け、「放射線利用の国民生活に与える影響に関する研究」と題する調査を実施した。調査実施主体は原研高崎研である。具体的には原研高崎研のなかに放射線フロンティア研究委員会放射線利用経済効果専門部会を作り、約20名の放射線利用専門家に委員となって戴いた。工業,農業,及び医学・医療といった異なる分野からの委員が参集して下さった。1年間(実質は6ヶ月)の活動により、我が国において放射線利用がどの程度拡がっているが、経済規模(金額)の形で数値が報告された。約8兆6千億円であった。また、成果の一部は放射線利用シンポジウム等で公開された。この成果報告に興味を持たれた田畑米穂先生(東大名誉教授)が、原子力研究システム懇話会から成果報告冊子を出してはどうかと原研に進めて下さった。研究事務局では専門部会に諮ったところ了解が得られた。最終的には「原子力利用の経済規模」という標題で刊行が決まった。標題が放射線利用から原子力利用に変わったのは、原研に東電グループが協力して原発の経済規模を求め、放射線利用と合体してくれたからである。詳細に検討するといろいろ課題は残っているものの、システマティックに我が国の原子力利用の経済規模を求めるのに成功した。本外部発表票の発表者は、上記経済効果専門部会に原研高崎から参加した専門家である。

論文

理工学分野から見たRI・放射線利用の将来展望

安部 文敏*; 太田 志津子*; 小佐古 敏荘*; 田中 隆一; 富永 洋*; 山本 匡吾*; 氏平 祐輔*

Isotope News, (501), p.16 - 26, 1996/02

理工学分野からみた放射線利用のこれまでの進歩と、21世紀における展望及び期待を座談形式で述べる。トピックス:(1)放射線検出器,極低温高エネルギー分解能、(2)マルチトレーサー,RIビーム、(3)RI利用の規制,廃棄物、(4)利用技術・法令の標準化,責任体制、(5)先端研究,異分野交流、(6)イオンビーム,ナノスケール,模擬環境、(7)工業利用,法令の合理化、(8)中性子スキン,新元素、(9)中性子利用,JRR3M,即発$$gamma$$線,カリフォニウム、(10)原子炉から加速器へ、(11)技術の普及促進、若手研究者への援助,育成

論文

Benefits from new applications of new types of gauges using nuclear techniques in the iron making process

富永 洋; 石川 勇

Nucl. Geophys., 5(1-2), p.137 - 140, 1991/00

鉄鋼業において製品の品質を高めるのに製造工程を安定に制御するため、核技術を応用した高精度計測機器の開発を行った。焼結プラントの工程でコンベア上の鉄鉱石などの原料の状態を調べるため$$^{137}$$Cs線源を用い、コンプトン散乱した$$gamma$$線を利用した挿入型の密度計を開発した。また、高炉へ供給するコークス中の水分を調べるために$$^{252}$$Cf中性子線源を用い、高速中性子線と$$gamma$$線の透過率を測定する高精度の水分計を開発した。いずれの計測器もこれまでの製造工程では適用されていなかったもの、あるいはこれまでのものに改良を加えたもので、その技術的効果は顕著で多くの情報を得ることができ、また経済的利益も著しく製造コストの削減に寄与している。

論文

アイソトープ利用の現状と今後の展望,III; 工業への利用,2,トレーサ技術

富永 洋

日本原子力学会誌, 32(7), p.670 - 673, 1990/07

RIトレーサの工業・工学分野への利用につき、国内外の現状と今後の展望を解説した。とくに、その野外・現状への利用が、欧米では確立した技術として今なお盛んに行われ、また開発途上国でも、IAEAの援助などもあり、盛んになりつつあるのに対し、最近のわが国では殆ど皆無の状況にある。しかし、この現状を打開するための動きもあり、いくつかの提言がなされている。

論文

ドイツ民主共和国科学アカデミーアイソトープ・放射線中央研究所

富永 洋

Isotope News, 8, p.24 - 27, 1989/08

1988年10月31日、RI応用部のDr.Goldnerを訪ね、RI利用開発に関する最近の活動と主な成果について調査した内容を、訪問記としてまとめた。研究所の概要、RI応用部の組織、トレーサー実験車、石炭灰分計、同ケイ素分析計、電離応用ガス分析計等の成果、ならびに研究所の主催するRI・放射線工業利用国際会議について紹介した。

論文

An In-stream gamma-ray scatter gauge for sintering plant control in the steel industry

白川 芳幸*; 松尾 好晃*; 小関 哲也*; 富永 洋; 今橋 強; 立川 登

Nucl. Geophys., 3(2), p.147 - 156, 1989/00

焼結鉱製造工程におけるコンベア上の粉状原料鉱石の推積状態しの変化を計測制御するため、挿入型$$gamma$$線散乱型の密度計を開発した。その特徴は、3.7MBq(100$$mu$$Ci)$$^{137}$$Cs線源とBGO検出器を用い、スペクトル安定化機構を内蔵していること、厚さ方向の密度測定分解能が50mmと十分に小さく、推積原料の密度分布が測定できることなどである。実際、2本のプローブを原料内に上下に離して配置し、上下方向の密度分布の変化を良く観測することができた。

論文

2章アイソトープの利用,2.2; 利用

富永 洋

新版原子力ハンドブック, p.669 - 685, 1989/00

RIの利用に関しその主な方法と代表的な利用の状況について解説した。すなわち、トレーサー利用では、その利用の基礎、分析化学への応用、生化学利用、水文学利用及び工業利用について、また、放射線応用計測・検査では、その原理と方法、工業計測機器、分析計測機器及び非破壊検査について述べた。

論文

Nondestructive elememtal analysis by the method of neutron resonance absorption

石川 勇; 立川 登; 大久保 牧夫; 富永 洋

Transactions of the American Nuclear Society, 56(SUPPL.3), p.31 - 32, 1988/00

120MeV電子ライナックからのパルス状熱外中性子の飛行時間測定の装置を利用し、被測定試料を透過した中性子の共鳴吸収スペクトルを解析する手法を被破壊元素分析に適用した。特に原子力分野の産業界において、残留放射能との関連で重要な鉄鋼中のコバルトの含有量について実験し、さらにその分析性能、限界等を検討した。

論文

In-stream gamma-ray backscatter gauge for sintering plant control in the steel industry

湯井 勝彦*; 白川 芳幸*; 松尾 好晃*; 小関 哲也*; 富永 洋; 今橋 強; 立川 登

Transactions of the American Nuclear Society, SUPPL.56(3), p.21 - 22, 1988/00

焼結鉱の製造工程でコンベア上の粉体原料の堆積状態(均質性、通気性等)を計測制御し、製品歩留まりを向上させることを目的として、挿入型$$gamma$$線後方散乱型の密度計を開発し、実際の製造工程に適用して好い結果を得た。同密度計の特徴、性能を述べるとともに、これまでのオンライン試験結果の一部を紹介する。

論文

放射線応用計測の新しい展開を求めて,6; 新しい利用への挑戦

富永 洋

Radioisotopes, 36(8), p.428 - 431, 1987/08

高度放射線応用計測の動向として、1)CTを含む計測の多次元化、2)異質の量に同時に対応する多機能化,そして、3)多成分オンライン分析へ向う分析計測の進展がある。このうち、特に新しい原理、方法の導入に最も関係が深いと考えられる3)の分析計測につき、内外の最近の開発から代表的な例を紹介した。

論文

Study and development of incinerator ash immobilization by hydrothermal solidification

片倉 正彦*; 田村 伸彦*; 星野 吉広*; 久保田 雄*; 富永 洋; 今橋 強; 山崎 仲道*

Proc. 1987 Int. Waste Management Conf., p.303 - 308, 1987/00

無機質放射性廃棄物の固化法として、通常のhot pressure sintering法に比しよりゆるやかな条件でセラミクス状の固化体の得られる水熱固化法につき、焼却灰に適用する最適条件を明らかにするとともに$$^{60}$$Co及び$$^{137}$$Csトレーサを用いて、固化体の侵出率測定を行った。

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