超高ピーク対バックグラウンド比を有するBNCT用治療線量モニターの開発
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20H00656
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Medium-sized Section 90:Biomedical engineering and related fields
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
人見 啓太朗 東北大学, 工学研究科, 准教授 (60382660)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
野上 光博 東北大学, 工学研究科, 助手 (10847304)
小野寺 敏幸 東北工業大学, 工学部, 准教授 (10620916)
渡辺 賢一 九州大学, 工学研究院, 教授 (30324461)
田中 浩基 京都大学, 複合原子力科学研究所, 教授 (70391274)
石井 慶造 東北大学, サイクロトロン・ラジオアイソトープセンター, 研究教授 (00134065)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2024-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥44,980,000 (Direct Cost: ¥34,600,000、Indirect Cost: ¥10,380,000)
Fiscal Year 2023: ¥9,100,000 (Direct Cost: ¥7,000,000、Indirect Cost: ¥2,100,000)
Fiscal Year 2022: ¥10,660,000 (Direct Cost: ¥8,200,000、Indirect Cost: ¥2,460,000)
Fiscal Year 2021: ¥11,310,000 (Direct Cost: ¥8,700,000、Indirect Cost: ¥2,610,000)
Fiscal Year 2020: ¥13,910,000 (Direct Cost: ¥10,700,000、Indirect Cost: ¥3,210,000)
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| Keywords | ホウ素中性子捕捉療法 / 臭化タリウム / 半導体検出器 / ガンマ線 / 結晶成長 / ホウ素中性子補足療法 |
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| Outline of Research at the Start |
ホウ素中性子捕捉療法(BNCT)はガン細胞を選択的に殺傷する治療法である。しかし、治療線量のモニタリングができない事が課題である。ホウ素が中性子と反応する際に放出される478 keVの即発ガンマ線を検出して治療線量を評価する手法が提案されている。しかし、478 keVのガンマ線を高いピーク対バックグラウンド比で計測できる実用的な検出器が存在しない。本研究ではガンマ線ピーク効率が非常に高い臭化タリウム(TlBr)半導体検出器を用いてBNCT用治療線量モニターの実現を目指す。
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究はガンマ線ピーク効率が非常に高い臭化タリウム(TlBr)化合物半導体を用いて、高エネルギー分解能を有するガンマ線検出器を開発し、高ピーク対バックグラウンド比でホウ素が中性子と反応する際に放出される478 keVの即発ガンマ線を検出することが可能なBNCT用治療線量モニターを実現することを目的としている。
今年度は、ピクセル電極を１つ有するTlBr検出器を異なる条件のもとで複数製作し、特性の評価を行った。検出器製作条件の主なものとしては結晶表面処理方法、電極形成条件、後処理方法などが挙げられる。製作した検出器を用いて密封線源からのガンマ線の測定を行い検出器を評価した。ガンマ線測定と同時に測定室内温湿度、検出器暗電流の測定も行った。研究の結果、検出器の製作条件の中では電極形成前の結晶表面処理が検出器特性に大きく影響を与えることが分かった。
また、BNCT用治療線量モニターには検出器特性の高い安定性が求められるため、今年度はTlBr検出器の安定性の評価に関する研究も行った。化合物半導体を用いたガンマ線検出器は特性の経時変化が問題となる場合がある。TlBr検出器は電極材料をTlとすることにより安定性が改善するが、長時間の安定性評価に関する研究はほとんどなされていない。このため複数のTlBr検出器（Tl電極付き）の安定性の評価を行った。評価の結果、本研究で製作した検出器は印加電圧の極性反転なしの連続動作でピーク位置、ピークカウント数が長時間安定で、エネルギー分解能も良好であることがわかった。
以上の今年度の研究により本研究で開発しているTlBr検出器がBNCT用治療線量モニターに供するのに十分な特性を有していることがわかった。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
今年度は異なる製作条件のもとで検出器の製作および評価を行い、検出器結晶の表面処理が重要であることを明らかにすることができた。さらにTlBr検出器の特性が長期にわたり安定であり、BNCT用治療線量モニターに有望であることを明らかにすることができた。
以上に示すような成果が得られたため、現在までの進捗状況はおおむね順調に進展していると結論できる。
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| Strategy for Future Research Activity |
次年度は本研究課題の最終年度であるため、これまでに得られた成果を総合して研究目的の達成を目指す。具体的には以下の研究を実施する。
・これまでの研究により得られた高品質TlBr結晶育成技術を用いてBNCT用治療線量モニター製作のための検出器用結晶の育成を行う。
・BNCT用治療線量モニター用検出器の製作を行う。また、開発する検出器に適した信号処理技術の開発を行う。
・TlBr検出器の製作方法の検討を進め特性のさらなる向上を目指す。
・TlBr検出器とコリメータを用いてBNCT用治療線量モニターを構成し、特性の評価を行う。
以上の研究を行い、TlBr検出器を用いたBNCT用治療線量モニターの実現を目指す。
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Report
(4 results)
Research Products
(6 results)
