平成２４年９月２６日
科学技术振兴机构（ＪＳＴ）
罢别濒：03-5214-8404（広报课）
広岛大学
罢别濒：082-424-6017（広报グループ）
(株)インテック
罢别濒：076-444-8008（広报室）
(有)シリコンバイオ
罢别濒：082-421-3758（総务）
现场で简便に利用できる高感度アスベスト计测技术の开発に成功
ポイント
- 古い建物に残るアスベスト建材は、国内で４０００万トンにのぼる。
- 従来のアスベスト判定は数日から１週间かかり、作业现场での検出は困难。
- アスベストを検出する蛍光たんぱく质を利用。蛍光画像を自动解析し１时间程度で正确な判定が可能に。
ＪＳＴ 研究成果展開事業 先端計測分析技術?機器開発プログラム（以下、本プログラム）の一環として、広岛大学、株式会社インテックと有限会社シリコンバイオは、誰でも簡単に大気中のアスベストを測定可能とする技術を開発しました。
アスベストは発がん性物质として２００６年に法律で使用が全面禁止されましたが、それ以前は主に建材として広く利用されていました。そのため、建筑物の一部として国内に现存するアスベスト建材の総量は、４，０００万トンにのぼるといわれています。古い建物の解体现场などでは、作业者の安全と周辺环境のため、アスベストの飞散の有无を现场で简便に计测する技术が求められています。
従来のアスベスト検出法では、大気に含まれる尘などをフィルターで採取し、前処理を行って位相差顕微镜で観察していましたが、アスベストとロックウールなどの他の繊维との区别が难しいなどの问题がありました。さらに、大気１リットル中に１本以上の繊维が検出される场合、个々の繊维がアスベストか否かを电子顕微镜で判定する必要があり、数日から１週间程度の时间がかかっていました。
広岛大学とシリコンバイオ社では、特殊な蛍光たんぱく質注１）を利用してアスベストのみを蛍光顕微鏡で簡便かつ高感度にとらえるバイオ蛍光法を開発し、アスベスト検出キット「アスベスターＡｉｒ」として２０１０年６月から販売を開始しました（本プログラムの要素技術タイプでの開発成果）。この成果により容易にアスベストを検出できるようになりましが、実際のアスベスト判定は蛍光画像を目視で行っていたため、計測者によってアスベスト判定結果に違いが生じるという問題がありました。
开発チームは今回、熟练の计测者でなくてもルールに従ってアスベストを自动で计测できるソフトウエアを开発しました。バイオ蛍光法によるアスベスト検出キットと自动计测ソフトウエアを组み合わせれば、採取済みの大気试料から１时间程度のスピードで、谁でもアスベストの検出と判定を行うことができます。
本成果は、２０１２年１０月１０日からパシフィコ横浜で开催される「ＢｉｏＪａｐａｎ２０１２」で展示します。
本开発成果は、以下の事业?开発课题によって得られました。
事业名：研究成果展开事业（先端计测分析技术?机器开発プログラム）ソフトウェア开発タイプ
开発课题名：「バイオ蛍光法によるアスベスト自动计测ソフトウェアの开発」
チームリーダー：黒田 章夫（広岛大学 大学院先端物質科学研究科 教授）
开発期间：平成２２～２４年度（予定）
担当開発総括：吉井 淳治（株式会社ＣＬＯＵＤＯＨ 代表取締役）
ＪＳＴはこのプログラムのソフトウエア开発タイプで、先端的な计测分析机器の実用化并びに普及を促进するためのソフトウエア开発を行うことを目的としています。
开発の背景と経纬
アスベストは、耐热性、断热性などの物理特性に优れた安価な建筑材料として広く使用されてきました。しかし、悪性中皮肿や肺がんを引き起こすことが明らかとなり、２００６年に全面使用禁止となりました。日本にはアスベストを含む建材が约４，０００万トンあるとされ、今后これらの建材が使われた古い建物の解体のピークを迎えます。その际、アスベストの飞散がないかどうかを现场で调べ、もし飞散が认められた场合、适切な飞散抑制措置をとる必要があります。
现状の大気アスベスト検出の方法としては、大気を滤过したフィルターを透明化し、位相差顕微镜により観察する方法が用いられていますが、この方法はアスベスト、非アスベスト繊维の判定が困难です。そのため、１リットルの大気中に含まれる総繊维の数が1本以上の场合は、计测対象繊维の全てについて电子顕微镜でアスベストか否かの判定を行うことが、公定法として定められています。しかし、电子顕微镜で観察する场合には烦雑な前処理などが必要であることに加え、アスベストの判定には繊维一本ずつをエネルギー分散型Ｘ线分析装置注２）で分析する必要があります。现在のアスベスト判定の公定法は、多くの时间と熟练した作业者が求められます。さらに电子顕微镜での観察が必须であるため、アスベスト飞散の可能性がある现场でのモニタリングには対応できません（図１）。现在の日本における主なアスベスト発生源は、解体现场などの短期的に移动する现场であるため、その状况に対応した新たな検出法が必要となっていました。
広岛大学では、細胞内たんぱく質ライブラリーの中からアスベストに特異的に結合するたんぱく質を発見し、このたんぱく質を蛍光物質で修飾することでアスベストに結合する蛍光たんぱく質を作製しました。さらに、この蛍光たんぱく質でフィルター上のアスベストを染色することで、発光させたアスベストを蛍光顕微鏡でとらえる方法（バイオ蛍光法）を開発しました（図２）。染色の操作は簡単で、フィルターに数滴の蛍光たんぱく質溶液を垂らすだけで前処理が完結します（図１、３）。このフィルターを蛍光顕微鏡で観察すると、アスベスト繊維が光って見えるため、約３０ナノメートル（ナノは１０億分の１）幅の非常に微細なアスベスト繊維が、低倍率でも明瞭に観察できました（図４）。 ２００７年１０月からは、ＪＳＴ 先端計測分析技術?機器開発プログラムの要素技術タイプの開発課題でバイオ蛍光法を用いたアスベスト検出キットの開発に成功し、２０１０年６月にシリコンバイオ社から製品名を「アスベスターＡｉｒ」として販売しています。本キットを用いたアスベスト検出法は、２０１１年、環境省アスベストモニタリングマニュアル第４．０版に、解体現場などでのアスベスト迅速計測法として紹介されています。
一方、アスベストの定義は、長さ５マイクロメートル（マイクロは１００万分の１）以上、幅（直径）３マイクロメートル未満で、アスペクト比注３）が３以上の繊維と定められています。また、実際の計測時には、アスベスト繊維に粒子が付着している場合や、枝分かれしているような場合があり、それぞれ環境省が定めた「アスベスト計測ルール注４）」に従って判定しなければなりません。５０から１００に及ぶ視野（画像）に対して人の目による判定と計測を行うため、計測者によって大きなばらつきを生じていました。そこで、２０１０年１０月からは本プログラムのソフトウエア開発タイプにおいて、広岛大学、株式会社インテックと有限会社シリコンバイオが共同で、誰にでもルールに従ったアスベスト判定を可能にする自動計測ソフトウエアの開発を開始しました。
开発の内容
すでに开発したプロトタイプ（バイオ蛍光法によるアスベスト検出キットと携帯可能なＬＥＤ蛍光顕微镜、画像取り込み用コンピューターを组み合わせたもの）は、アスベスト繊维の形态と物性の両方をとらえることができ、これまで电子顕微镜でしか见えなかった微细な繊维を「低倍率」で観察したり、画像を取得することができます（平成２４年度文部科学大臣表彰、科学技术赏开発部门受赏）（図５）。
実际のサンプルでは、粒子の付着や、交差、络まり、湾曲などさまざまな状态の繊维が存在します。开発チームでは、それらに対して环境省が定めた「アスベスト计测ルール」に従って処理するための机能と、撮影条件やサンプルの违いにより生じる蛍光画像の辉度ムラや繊维辉度の违いを补正するための辉度补正机能を开発しました。さらに、蛍光を発する粒子状物质が存在する场合もあるため、粒子领域のマスク処理（粒子领域の切り取り）や、粒子领域ごとに局所的な辉度の再补正を行うことによって、正确に繊维认识が行えるような仕组みを备えました。その结果、従来のアスベスト计测法よりはるかに简便な操作で、相関の高い结果が得られることから、迅速なアスベスト検査法として本ソフトウエアの有効性が确认できました（図６）。开発チームでは现在、さらに认识精度を向上させるとともに、より利便性の高いソフトとなるように开発を进めています。
ソフトウエアを搭载したプロトタイプは、パシフィコ横浜で开催される「ＢｉｏＪａｐａｎ２０１２」（１０月１０?１２日）で展示します。
今后の展开
これまでのアスベスト検査では、电子顕微镜による同定まで含めると、数日から１週间と非常に时间がかかっていました。また、従来の検査法は熟练を要するため、検査机関や测定者间で検査时间や検査结果に大きなばらつきが生じていました。バイオ蛍光法では、アスベストを特异的に见分けるたんぱく质を利用しているため、従来は电子顕微镜Ｘ线分析で行っていたアスベスト识别の操作が不要となります。また、复雑な「アスベスト计测ルール」はソフトウエアに组み込まれているので、初心者でも熟练者と同じようにアスベスト検査を行うことができるようになりました。しかも本开発技术を用いれば、特殊な设备を必要とせず、採取された试料のアスベスト検出から判定までを１时间程度という短时间で行うことができるため、どのような现场でもアスベスト検出が可能となります。
今回开発したアスベスト自动计测ソフトウエアは２０１３年２月に贩売开始予定です。现在贩売中のアスベスト测定検出キット「アスベスターＡｉｒ」と组み合わせることで、アスベストの発生が疑われるような现场でも、简易かつ迅速な大気アスベストの検査を可能にします。今后、自治体による立入検査や、アスベスト関连解体工事现场をはじめ、东日本大震灾のがれき処理に利用できれば、より安全に作业を进めることが可能になると期待されます。
参考図
図１ 従来法とバイオ蛍光法の工程の比較
従来法では位相差顕微镜と电子顕微镜（Ｘ线分析装置）が必要で、検出には数日から１週间程度かかる。开発したバイオ蛍光法では、バイオの特异性でアスベストだけが蛍光を放つため、电子顕微镜（Ｘ线分析装置）が不要になる。试薬滴下工程を含めても、分析开始から１时间程度でアスベストを蛍光顕微镜で検出することができる。
図２ 世界初、アスベストの蛍光イメージング
アスベスト结合たんぱく质を発见し、それを蛍光で修饰した。蛍光たんぱく质はアスベストに结合するので、アスベストが蛍光を発するようになる。
図３ アスベストを蛍光で可視化するまでの操作
大気を捕集したフィルターに、数滴の蛍光たんぱく质溶液を滴下して缓衝液で洗浄后、蛍光顕微镜にセットすれば、アスベストを観察することができる。
図４ 微細なアスベストが可視化できる証拠
同じアスベスト繊维（ＡとＢ）を蛍光顕微镜（左口絵）と电子顕微镜で観察した结果。约３０ナノメートル幅の非常に微细なアスベスト繊维が、蛍光顕微镜（约４００倍の低倍率）で明瞭に観察できた。
図５ 今回開発したアスベスト測定技術
（左）バイオ蛍光法によるアスベスト検出キット「アスベスターＡｉｒ」。
（右）携帯可能なＬＥＤ蛍光顕微镜、画像取り込み用コンピューターを组み合わせたプロトタイプ。
図６ アスベスト自動計測ソフトウエア操作画面
一括计测ボタンを押すとフォルダ内の画像ファイルを一括で自动计测し、検出されたアスベストの繊维数が表示される。また、入力したフィルター径、大気捕集量から大気中のアスベスト浓度が计算され表示される。アスベスト情报表示ウインドーのタブを切り替えると视野ごとの検出繊维数のほか、検出された各繊维について长さ、幅、アスペクト比が表示され、确认することができる。
用语説明
注１）蛍光たんぱく质
物質には、エネルギーを吸収すると、そのエネルギーを蛍光と呼ばれる光として放出するものがあります。蛍光を使えば、細胞のみならず特定のたんぱく質や分子をも可視化し、さらにその局在や挙動までもとらえることができます。広岛大学では、細胞内たんぱく質ライブラリーの中からアスベストに特異的に結合するたんぱく質を発見し、このたんぱく質を蛍光物質で修飾することでアスベストに結合する蛍光たんぱく質を作製しました。
注２）エネルギー分散型Ｘ线分析装置
电子线やＸ线などを物体に照射すると、特性Ｘ线もしくは蛍光Ｘ线と呼ばれるＸ线が発生する。これらを半导体検出器などのようなエネルギー分散型検出器にて検出し、そのエネルギーと强度から、物体を构成する元素と浓度を调べる元素分析手法。
注３）アスペクト比
２次元形状の物の长辺と短辺の比率。アスベストでいえば、アスベストの直径と长さの比を示す。
注４）アスベスト计测ルール
アスベストの计测は、『アスベストモニタリングマニュアル第４．０版』记载のルール（计测ルール）に従って行われる。(1)粒子が付着している繊维の计测、(2)カーブしている繊维の长さ计测、(3)分岐している繊维の计测、(4)络まっている繊维の判定に関する细かなルールが定められている。
参考文献
“Evaluation of sensitivity of fluorescence-based asbestos detection by correlative microscopy.” Journal of Fluorescence, 22, 357-363 (2012)
（蛍光を利用したアスベスト検査方法の评価）
お问い合わせ先
＜开発内容に関すること＞
黒田 章夫（クロダ アキオ）
広岛大学 大学院先端物質科学研究科 教授
〒739-8530 広島県東広島市鏡山１－３－１
罢别濒：082-424-7758 贵补虫：082-424-7047
贰-尘补颈濒：补办耻谤辞诲补＊丑颈谤辞蝉丑颈尘补-耻.补肠.箩辫
西村 智基（ニシムラ トモキ）
広岛大学 大学院先端物質科学研究科 研究員
〒739-8530 広島県東広島市鏡山１－３－１
罢别濒：082-424-7047 贵补虫：082-424-7047
贰-尘补颈濒：迟苍-苍颈蝉丑颈尘耻谤补迟＊丑颈谤辞蝉丑颈尘补-耻.补肠.箩辫
＜ＪＳＴの事业に関すること＞
久保 亮（クボ アキラ）、菅原 理絵（スガワラ マサエ）
科学技術振興機構 産学基礎基盤推進部 先端計測室
〒102-0076 東京都千代田区五番町７ Ｋ’ｓ五番町
罢别濒：03-3512-3529 贵补虫：03-5214-8496
贰-尘补颈濒：蝉别苍迟补苍＊箩蝉迟.驳辞.箩辫
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（＊は半角の蔼に置き换えて送信して下さい）
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