実施報告 Archive

令和６年度より「廃炉・汚染水・処理水対策事業費補助金（安全システム(核燃料物質・難分析元素等の分析の迅速化・効率化技術の開発））」に係る補助事業におきまして，福島大学（実施責任者：高貝慶隆教授）は新たなプロジェクト（２ヵ年）を開始しました。

廃炉・汚染水・処理水対策事業は，東京電力福島第一原子力発電所（以下，１Ｆと略記）の廃炉や汚染水問題の解決に向けて，経済産業省が技術的に困難な研究開発を支援する事業です。

このプロジェクトでは，燃料デブリの取り出し時の汚染の拡散抑制に合わせて実施すべき測定技術の開発を目的としております。今回，質量分析により迅速分析する上で，その分離・前処理等の工程を迅速化，効率化，自動化，または省力化するための技術開発を実施します。開発した分析技術は，１Ｆの現場の分析作業者が容易に実施可能なものを目指します。

下記のURLの通り、多くの報道機関に取り上げられました。

プレスリリース当日配布資料

2024年6月13日　福島民報 2面

2024年6月13日　福島民友 3面

2024年5月18日～19日、第84回分析化学討論会が京都工芸繊維大学において開催され、高貝研からは、大学院生3名が参加し、研究発表を行いました。

研究発表のタイトルは、下記のとおりです。

【ポスター発表】

・立野巧真、国井里央、高瀬つぎ子、鷲山幸信、高貝慶隆 ， “イオン対クロマトグラフィーによる水溶液中の211At化学種の分離”

・後藤真宙、青木譲、石庭寛子、高貝慶隆， “表面電離型質量分析計による野生動物の歯牙・骨片中の放射性ストロンチウム-90の直接定量とネズミ頭骨中の放射能分布”

・司朝陽，丹治珠緒，柳堀あや子，大崎剛裕，片山雄治，美河正人，高貝慶隆、“中空糸型正浸透膜によるヨウ化物イオンの濃縮”

2024年3月25日、2023年度の卒業式が行われました。

高貝研究室の卒業生は、11名です（博士後期課程2名、博士前期課程5名、学類生4名）

ご卒業おめでとうございます！

学類生4名は、今後も院生として研究を続けていきますので、これからもよろしくお願いします。

2024年3月22日、事務局棟大会議室において、学長表彰式が行われました。

高貝研からは、3名4件について、表彰されるというとても名誉な表彰式となりました。

おめでとうございます。

◆学長賞受賞者

青木譲（共生システム理工学研究科　博士後期課程3年）

柳澤華代（共生システム理工学研究科　博士後期課程3年）

木村梨子（共生システム理工学研究科　博士前期課程2年）

（学位記授与式で紹介された際の写真です）

2024年3月21日～22日、第9回次世代イニシアティブ廃炉技術カンファレンス（NDEC-9）が富岡町文化交流センター 学びの森で開催されました。

高貝研からは、大学院生2名が参加し、研究発表を行いました。

【口頭発表】

・柳澤華代，横田裕海，松枝誠，石庭寛子，藤本勝成，高貝慶隆，“質量分析イメージングの効率化を支援するソフトウェアの開発”

・長沼和希，松枝誠，柳澤華代，及川博士，橋本淳一，高貝慶隆，“放射性ニオブのシリカゲルによる分別処理と分析化学的応用”

2024年3月18日～20日、日本化学会第104春季年会が日本大学理工学部船橋キャンパスにおいて開催され、高貝研からは、大学院生2名が参加し、研究発表を行いました。

研究発表のタイトルは、下記のとおりです。

【口頭発表】

楠 裕翔、中川 太一、Willie Hinze、高貝 慶隆，“熱感応性相分離における両性イオン界面活性剤のアミノプロピル硫酸エステル基の効果”

【ポスター発表】

・齋藤 文加、柳澤 華代、松枝 誠、高貝 慶隆，“強酸性条件におけるタンタルイオンのシリカゲルへの吸着挙動”

高貝研究室の博士後期課程の青木譲さん，柳澤華代さんの両名が、日本分析化学会東北支部 「東北分析化学奨励賞」を受賞しました。

授賞式・受賞講演が2023年12月16日に東北大学理学部にて開催されました。

青木譲：　　受賞題目「表面電離型質量分析法による微少試料中の極微量放射性ストロンチウム-90の直接定量法に関する研究」

柳澤華代：　受賞題目「レーザーアブレーション誘導結合プラズマ質量分析法による直接定量および元素マッピングに関する研究」

【受賞内容】青木譲氏：　　受賞題目「表面電離型質量分析法による微少試料中の極微量放射性ストロンチウム-90の直接定量法に関する研究」

放射性ストロンチウム-90（Sr-90）は、生体内の硬組織に収着して骨肉腫や白血病を引き起こす可能性があり，その分析は必要不可欠です。しかし、一般的な分析法では、数十グラム以上の試料量を必要とするため、生体試料などに含まれるSr-90を分析することは非常に難しい状況でした。青木さんは，表面電離型質量分析法を利用した微少試料に含まれる極微量なSr-90を定量できる分析システムを構築しました。
この業績は，環境動態や地球ダイナミクスの理解，核査察などの幅広い分野で有効な手段であり，将来の研究の発展も期待できるものであると評価されました。

※青木氏は，事情により当日の授賞式は欠席となりました。

【受賞内容】柳澤華代：　受賞題目「レーザーアブレーション誘導結合プラズマ質量分析法による直接定量および元素マッピングに関する研究」

近年，固体試料を直接レーザー照射で分析するレーザーアブレーション技術が発達しています。しかし，試料ごとに適合した固体標準物質を毎度，調製しなければならず，未知試料の分析には多くの課題がありました。柳澤さんは，独自のオンライン同位体希釈法の開発に成功し，固体標準物質を使用しない直接定量法を実現しました。これらの業績は，分析化学の発展に貢献し，将来の研究の発展も期待できるものであると評価されました。

2023年11月24日に「第59回フローインジェクション分析（FIA）講演会」が，徳島県青少年センター（とくぎんトモニプラザ）（徳島市）で開催され，高貝先生と大学院生３名が参加しました。

学生が研究成果発表を行い「最優秀口頭発表賞」(1件／8名発表)、「最優秀ポスター発表賞」(1件／16名発表)、「優秀ポスター賞」(5件／16名発表)の3賞を受賞しました。

研究発表のタイトルは、以下のとおりです。

【口頭発表】

「最優秀講演賞」(1件／8名発表)

岩本友樹，高貝慶隆，“完全閉鎖型フロー合成・分析法 ～合成・濃縮・分離・検出を統合したインテリジェンスFIA～”

【ポスター発表】

・「最優秀ポスター賞」(1件／16名発表)

木村梨子，高貝慶隆，“フロー系濃縮を志向したアルギン酸ゲルによるトリチウム水の迅速的交換”

・「優秀ポスター賞」(5件／16名発表)

ビャムバドルジ アナラ，鷲山幸信，荒野真結，鈴木李英，高貝慶隆，“金ナノ粒子包含樹脂によるアスタチン-211の吸着と固相反応場としての活用”

博士課程の丹治珠緒さんの研究成果が、2023年11月の日本知能情報ファジィ学会「知能と情報」誌に論文掲載されました。

【著者／論文誌名】丹治 珠緒, 古川 真, 高貝 慶隆*, 知能と情報, 35(4), 742-745 (2023).

【タイトル】階層クラスター分析と確信度の併用による複合材料の化学データを用いた段階的識別

【DOI】https://doi.org/10.3156/jsoft.35.4_742

【概要】複合材料の組成を分析するとき，多くの場合は材料を溶剤に溶かして分析をします。

しかし，逆に，溶けている成分を測定しても元々の複合材料が分かる訳ではありません。

今回，溶けている成分を分析して元々の複合材料が分かるために，多変量解析法を活用した方法を開発しました。

しかし，これまでの多変量解析（例えば，階層クラスター分析や証拠の理論）をもってしても，材料同士の類似性がわかりますが，複合材料に含まれる素材を識別するには至りませんでした．

そこで，本研究では，階層クラスター分析と確信度の2つの方法で段階的に評価する方法を実施しました．

そうすることで矛盾の無い結果を得ることができ，それぞれの模擬試料に対する確信度を定量的に算出することができました．

10月9日～12日にマレーシアのクアラルンプールで開催された「ASIANALYSIS XVI, 2023」に高貝先生が参加され、招待講演を行いました。

タイトルは、以下のとおりです。

◆招待講演

Y. Takagai, “Gold Nanoparticle Catalytic Flow Synthesis and Cycle Monitor System Utilizing on Solid Phase Extraction”

博士課程の丹治珠緒さんの研究成果が、2023年9月23日付(冊子版)のSpringer社「Analytical Sciences」誌に論文が掲載されました。

【著者／論文誌名】T. Tanji, M. Furukawa, K. Fujimoto, Y. Takagai*, Analytical Sciences, 39, 1585-1589 (2023).

【タイトル】Analysis of groundwater flow line of the Goshiki-numa pond community using elevation-considered principal component analysis.

【DOI】https://doi.org/10.1007/s44211-023-00357-x

【概要】

地下水の流れを明らかにするためには、一般的に多くの化学成分を測定する必要があります。
そして，成分の一つ一つについて妥当かどうかを検証しなければならないため、一般的に人間が持っている感覚では、正しい答えを見つけることは難しいです。

本論文では、標高を考慮した多変量解析（≒主成分分析；e-PCA）を活用して、
2011年から2014年、2016年に収集した19因子×102水（計1,938データ）を入力することで、
五色沼周辺の地下水の流れを明らかにすることができました。
本論文のe-PCAは、地下水の流れを明らかにするための有効な手法であることが実証されました。
分析科学だけでなく、環境科学や土木工学など、水質に関する多データを扱う分野にも応用できると考えられます。

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博士課程の柳澤華代さんの研究成果が、2023年9月21日の英国王立化学会「Analst」誌に論文掲載され，2023年9月号の表紙に選ばれてハイライトされました。

【著者／論文誌名】K. Yanagisawa, M. Matsueda, M. Furukawa, H. Ishiniwa, T. Wada, T. Hirata, Y. Takagai*, Analyst, 148(18), 4291-4299 (2023).

【タイトル】Quantitative imaging of trace elements in solid samples by online isotope dilution laser ablation-inductively coupled plasma-mass spectrometry

【DOI】https://doi.org/10.1039/D3AN01028G

【概要】オンライン同位体希釈法でLA-ICP-MSを実現し，歯や骨のなかに含まれるSr(今回は安定同位体)を可視化(イメージング)と定量の両方ができるようになったというものです。

今回の論文では，微量元素の正確な定量可視化を可能にする「オンライン同位体希釈（ID）レーザーアブレーション誘導結合プラズマ質量分析法（LA-ICP-MS）」を発表しました。

この手法は，まずレーザーで固体試料を照射して気化します。そのガスに霧状にした同位体濃縮スパイク溶液を装置内（オンライン）で混ぜた後，誘導結合プラズマ質量分析法（ICP-MS）で測定する手法です。従来，LA-ICP-MSでは，標準試料が必要でしたが，それらを使用せずに元素を定量できます。この方法は，定量だけでなく可視化（イメージング）も可能にします。今回，実際の生物学的硬組織（マウスの切歯、ヒトの乳歯、魚の耳石）の定量イメージングに本手法が適用可能であることを実証し，湿式化学分析で得られた濃度と一致することを証明しました。
この新しいオンラインID-LA-ICP-MS法は、生物学的組織を含むさまざまな材料の定量イメージングに潜在的な可能性を秘めていることを示しました。

X線分析では難しかった障壁を打破できたことは大きな価値があると思います。

2023年9月13日～1５日に開催された、日本分析化学会第72年会（熊本城ホール）に学生４名が参加し、研究成果発表を行いました。

研究発表のタイトルは、以下のとおりです。

【ポスター発表】9月14日発表

・ビャムバドルジ アナラ，荒野真結，鈴木李英，高貝 慶隆，“医療用試薬の合成・分離を目的とする金ナノ粒子包含樹脂の開発”

・岩下彩夏，高貝慶隆，“両性イオン界面活性剤を用いる金ナノ粒子の曇点抽出と粒径選択性”

・齋藤文加，柳澤華代，柳堀あや子，松枝誠，及川博史，橋本淳一，高貝慶隆，“シリカゲルを用いる強酸性条件でのタンタルの吸着特性”

・岩本友樹，高貝慶隆，“フロー合成における循環計測の開発と金ナノ粒子包含樹脂によるアミノフェノール合成への応用”

2023年9月11日～13日に開催された、化学工学会 第54回秋季大会（福岡大学）に学生１名が参加し、研究成果発表を行いました。

研究発表のタイトルは、以下のとおりです。

【口頭発表】9月12日

・岩本友樹，高貝慶隆，“金ナノ粒子包含樹脂によるp-アミノフェノールのフロー合成・計測システムの開発”

2023年9月8日に、東北大学青葉山コモンズ（仙台市）で開催された「International Symposium for the 80th Anniversary of the Tohoku Branch of the Chemical Society of Japan」に高貝先生と学生１名が参加しました。学生は、研究成果発表を行い、Excellent Poster Awards （優秀ポスター賞）を受賞しました。

研究発表のタイトルは、以下のとおりです。

【ポスター発表】

Y. Kusunoki, W. L. Hinze, Y. Takagai, “Affect of chemical structure of hydrophilic group in betaine surfactant on the phase separation phenomenon”

後日、高貝研において、賞状授与を行いました。

また、高貝先生は、招待講演を行いました。

【招待講演】

Y. Takagai, “Mass-Spectrometric Analysis of Radionuclides in Environment”

2023年8月28日に、いわき芸術文化交流館「アリオス」（いわき市）で開催された「第7回福島第一廃炉国際フォーラム」に学生２名が参加し、研究成果発表を行いました。

研究発表のタイトルは、以下のとおりです。

【ポスター発表】

・T. Tanji, M. Furukawa, K. Fujimoto, Y. Takagai，“Material Identification Method using Multivariate Analysis for Chemical Analysis and Application Possibility to Fragment Ion of Fuel Debris Dissolved in Wastewater”

・K. Naganuma, M. Matsueda, K. Yanagisawa, H. Oikawa, J. Hashimoto ,Y. Takagai，“Development of ICP-MS analytical method for rapid analysis of radioactive 94Nb in waste”

2023年7月26日～28日に、カナダのオタワで開催された「65th International Conference on Analytical Sciences and Spectroscopy (ICASS 2023)」に高貝先生と学生2名が参加しました。

高貝先生は、招待講演を行い、学生2名は研究発表を行いました。

それぞれのタイトルは、以下のとおりです。

◆招待講演

Y. Takagai*, K. Yanagisawa, M. Matsueda, M. Furukawa, “Dual port chamber for the functional analysis in ICP-MS”

◆研究発表

K. Yanagisawa, M. Matsueda, M. Furukawa, H. Ishiniwa, T. Wada, T. Hirata, Y. Takagai*, “A new quantification method for trace elements using ablation-inductively coupled plasma-mass spectrometry”

T. Tanji, M. Furukawa, K. Fujimoto, Y. Takagai*, “Original Materials Profiling Using ICP-MS Multi Elements Data and Multi Variate Analysis in Complicated Mixture Solutions”

2023年7月9日～14日に、フランスのリヨンで開催された「2023 Goldschmidt Conference」に高貝先生と学生1名が参加し、研究成果発表を行いました。

研究発表のタイトルは、以下のとおりです。

J. Aoki, M. Goto, S. Wakaki, T. Miyazaki, K. Suzuki, Y. Takagai, “Direct Quantification of ⁹⁰Sr in Biosamples Using Isotope Dilution–Thermal Ionization Mass Spectrometry Assisted by Quadrupole Energy Filtering”

2023年7月15日、東北大学において開催されたみちのく科学シンポジウムで大学院生２名が研究成果を発表しました。

そして，長沼和希さんがフロンティアラボ賞（ポスター賞）を受賞しました（発表17件中3件）。

【ポスター発表】

・楠 裕翔，高貝慶隆，“両性イオン界面活性剤の親水基側鎖の構造変化による相転移現象への影響”

・長沼和希，松枝誠，柳澤華代，及川博史，橋本淳一，高貝慶隆，“多段分離による難分析核種 Nb-94 の迅速分析法の開発”

2023年7月6日～7日、つくば国際会議場において開催されたプラズマ分光分析研究会2023筑波セミナーで、大学院生１名が研究成果を発表し、フラッシュプレゼンテーション賞およびJAASポスター賞を受賞しました。

研究発表のタイトルは、以下のとおりです。

【ポスター発表】

・柳澤華代，横田裕海，松枝誠，古川真，石庭寛子，和田敏裕，藤本勝成，平田岳史，高貝慶隆，“オンライン同位体希釈LA-ICP-MSによる生物硬組織の定量分析と支援ソフトウェアの開発”

2023年6月23日に、東北大学で開催された「令和5年度日本分析化学会東日本分析化学若手交流会」に参加し、研究成果発表を行いました。

以下、研究成果発表のタイトルです。

【招待講演】

・丹治珠緒，古川真，藤本勝成，高貝慶隆，“化学分析がリードする多変量解析～目に見えないものを可視化する手法～”

【ポスター発表】

• 立野巧真, 間中淳, 羽切正英, 高貝慶隆，“比色試薬封入天然高分子ゲル固定化セルとスマートデバイスを用いる銅(Ⅱ)イオンの簡易分析法の開発”

• 岩本友樹，高貝慶隆，“金ナノ粒子を利用するp-アミノフェノールフロー合成”

高貝先生が山口克彦教授と連名で、令和5年度学長教育特別表彰を受賞しました。

これは、高貝先生が取り組まれた「理工学的専門教育と福島の地域課題に向き合う放射線教育の相乗効果による次世代人材育成プログラム」が、福島大学の教育活動の推進に貢献したことによります。

授賞式は、令和5年6月6日（火）に福島大学事務局棟で行われました。

2023年5月20日～5月21日に、富山大学で開催された「第83回分析化学討論会」に高貝先生、大学院生2名が参加し、研究成果発表を行いました。

以下、研究成果発表のタイトルです。

【口頭発表】

・高貝慶隆，古川真，松枝誠，東海林達也，小林恭子，川上智彦，鈴木祐未，関根伸行，見上 寿，松田貴光，“水素同位体による放射性塩素のICP-DRC-MS/MS分析とイオンクロマトグラフとの連結”

・丹治珠緒，古川真，藤本勝成，高貝慶隆，“ICP-MSによる合金材の溶出成分の多元素定量分析データに多変量解析を併せた材料プロファイリング法”

【ポスター発表】

・杉本璃子，高貝慶隆，“PLOTカラム内での水素同位体交換反応とGC-MSによる同定”

2023年5月7日～5月12日に、ハンガリーのブダペストで開催された「RANC-3（3rd International Conference on Radioanalytical and Nuclear Chemistry）」に高貝先生が参加し、研究成果発表を行いました。

以下、研究発表のタイトルです。

・Y. Takagai, M. Matsueda, M. Furukawa, T. Shoji, K. Kobayashi, T. Kawakami, Y. Suzuki, N. Sekine, H. Mikami, T. Matsuda, “Sequential Analysis of ³⁶Cl by Ion Chromatography-ICP-MS/MS with Deuterium Gas Reaction via Dynamic Reaction Cell”