Development of an RI imaging method for observing the dynamic of X ray tracer in an intracellular by the resolution of a micron

• Project/Area Number: 23246167
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 一般
• Research Field: Nuclear engineering
• Research Institution: Tohoku University
• Principal Investigator: ISHII Keizo 東北大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (00134065)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): TERAKAWA Atsuki 東北大学, 工学研究科, 准教授 (10250854) ; MATSUYAMA Shigeo 東北大学, 工学研究科, 准教授 (70219525) ; HITOMI Keitaro 東北大学, 工学研究科, 准教授 (60382660) ; 菊池 洋平 東北大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (50359535) ; 山崎 浩道 東北大学, サイクロトロン・ラジオアイソトープセンター, 教授 (00166654)
• Co-Investigator(Renkei-kenkyūsha): MORI Satoshi 東京大学, 農学生命科学研究科, 名誉教授 (90011915)
• Project Period (FY): 2011-04-01 – 2015-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2014)
• Budget Amount: ¥49,660,000 (Direct Cost: ¥38,200,000、Indirect Cost: ¥11,460,000); Fiscal Year 2014: ¥9,490,000 (Direct Cost: ¥7,300,000、Indirect Cost: ¥2,190,000); Fiscal Year 2013: ¥10,530,000 (Direct Cost: ¥8,100,000、Indirect Cost: ¥2,430,000); Fiscal Year 2012: ¥6,890,000 (Direct Cost: ¥5,300,000、Indirect Cost: ¥1,590,000); Fiscal Year 2011: ¥22,750,000 (Direct Cost: ¥17,500,000、Indirect Cost: ¥5,250,000)
• Keywords: RI imaging / 55Fe tracer / pinhole camera / ピンホールカメラ / トレーサー / 放射線工学 / ビーム科学

Outline of Final Research Achievements

Metallic elements such as iron and zinc play an important role in the growth and life activity of plants. It is expected that the in-vivo observation of these metallic elements in plants enables to elucidate their metabolism mechanism at a molecular level and it becomes useful for the selective breeding and the artificial cultivation. We developed a 3D RI imaging system based on the use of RI source emitting only x-rays (X-ray RI source) and the principle of a pinhole camera. We succeeded to perform 3D RI imaging by using a 55Fe source as the X-ray RI source. We applied it to investigate the movement of 55Fe tracer in a sprout of Japanese mustard spinach. We obtained the time change of distribution of 55Fe tracer in the plant and found that the 55Fe accumulation in leaf became remarkable after a period of time after administration of 55Fe.

Research Products

• [Journal Article] ミクロンRI イメージングシステムの開発 (2014)
  • Author(s): 稲垣俊輔、佐藤由良、 石井慶造
  • Journal Title: 日本原子力学会「2014年秋の大会」予稿集 Volume: 1 Pages: 756-756
• [Journal Article] Development of micron RI imaging system (2014)
  • Author(s): S.Inagaki, Y.Sato, K.Ishii, A.Terakawa, S.Matsuyama, M.Fujiwara, T.Maruyama
  • Journal Title: Abstract book of 8th International Symposium on BioPIXE Volume: 1 Pages: 67-67
• [Journal Article] ミクロンRI イメージングシステムによる植物中の鉄の動態観察 (2014)
  • Author(s): 丸山隆史、石井慶造、松山成男、寺川貴樹、佐藤由良、 新井宏受、山口敏朗、大沼透、長久保和義、櫻田喬雄
  • Journal Title: 第３０回PIXEシンポジウム 要旨集 Volume: 1 Pages: 38-38
• [Journal Article] Concentration of Cs in plants and water resulting from radioactive pollution (2014)
  • Author(s): A. Ishizaki, K. Ishii, S. Matsuyama, F. Fujishiro, H. Arai, N. Osada, H. Sugai, S. Koshio, S. Yamauchi, K. Kusano, Y. Nozawa, M. Karahashi, S. Oshikawa, K. Kikuchi, K. Watanabe, S. Itoh, K. Kasahara, S. Toyama, Y. Suzuki
  • Journal Title: Nuclear Instruments and Methods in Physics Research B Volume: ３１８ Pages: 105-108
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] PIXE analyses of cesium in rice grains (2014)
  • Author(s): Hiroyuki Sugai, Keizo Ishii, Shigeo Matsuyama, Atsuki Terakawa, Yohei Kikuchi, Hiroaki Takahashi, Azusa Ishizaki, Fumito Fujishiro, Hirotsugu Arai, Naoyuki Osada, Masahiro Karahashi, Yuichiro Nozawa, Shosei Yamauchi, Kosuke Kikuchi, Shigeki Koshio, Koji Watanabe
  • Journal Title: Nuclear Instruments and Methods in Physics Research B Volume: ３１８ Pages: 191-193
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Application of PIXE analysis to investigation of plants cultivated with contaminated soil of Fukushima (2014)
  • Author(s): K.Ishii, A. Terakawa, S. Matsuyama, A. Ishizaki, H. Arai, N. Osada, H. Sugai, H. Takahashi, K. Sera, H. Sasaki, K. Sasaki, T. Sawamura
  • Journal Title: Nuclear Instruments and Methods in Physics Research B Volume: 掲載確定
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Improvement of the Detection Efficiency of the In-Air Submilli-PIXE Camera for Biological Application (2012)
  • Author(s): H. Sugai
  • Journal Title: International Journal of PIXE Volume: Vol. 22, 1 & 2 Pages: 37-43
• [Journal Article] PIXE Study on the Growth Environment of Plants (2012)
  • Author(s): S. Hiraishi
  • Journal Title: International Journal of PIXE Volume: Vol. 22, 1 & 2 Pages: 201-206
• [Journal Article] PIXE analysis of amurine solid tumor treated with proton therapy combined with cisplatin (2011)
  • Author(s): A.Terakawa, K.Ishii, H.Yamazaki, et al
  • Journal Title: X-Ray Spectrometry Volume: 40 Pages: 198-201
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] In vivo 3D imaging of Drosophila melanogaster using PIXE-micron-CT (2011)
  • Author(s): S.Ohkura, K.Ishii, S.Matsuyama, et al
  • Journal Title: X-Ray Spectrometry Volume: 40 Pages: 191-193
  • Peer Reviewed
• [Presentation] ミクロンRI イメージングシステムによる植物中の鉄の動態観察 (2014)
  • Author(s): 丸山隆史
  • Organizer: PIXE研究協会 第３０回PIXEシンポジウム
  • Place of Presentation: 岩手医科大学 循環器医療センター(岩手県盛岡市)
  • Year and Date: 2014-10-22
• [Presentation] Development of micron RI imaging system (2014)
  • Author(s): Y.Sato
  • Organizer: 8th International Symposium on BioPIXE
  • Place of Presentation: Bled, Slovenia
  • Year and Date: 2014-09-16
• [Presentation] ミクロンRI イメージングシステムの開発 (2014)
  • Author(s): 石井慶造
  • Organizer: 日本原子力学会「2014年秋の大会」
  • Place of Presentation: 京都大学 吉田キャンパス(京都府京都市)
  • Year and Date: 2014-09-10
• [Presentation] キノコにおけるアルカリ金属元素移行研究へのPIXE 法の応用 (2014)
  • Author(s): 寺川貴樹，石井慶造，松山成男，菅井裕之，押川峻，菊池航介，小塩成基，藤田明希穂，鈴木優生，松山哲生，渡部浩司，伊藤駿，遠山翔，平方遥子，世良耕一郎
  • Organizer: 日本原子力学会「2014年春の年会」
  • Place of Presentation: 東京都市大学世田谷キャンパス
• [Presentation] マイクロピンホールコリメーターを用いたX 線画像の取得のための基礎検討 (2013)
  • Author(s): 石井慶造，菊池洋平，寺川貴樹，松山成男，川野裕斗，稲垣俊輔，佐藤由良
  • Organizer: 日本原子力学会「2013年秋の大会」
  • Place of Presentation: 八戸工業大学
• [Presentation] 植物中微量元素の生育土壌依存性調査へのPIXE 分析法の応用 (2013)
  • Author(s): 押川峻，石井慶造，松山成男，寺川貴樹，菊池洋平，山内祥聖
  • Organizer: 日本原子力学会「2013年秋の大会」
  • Place of Presentation: 八戸工業大学
• [Presentation] PIXE法を用いたシイタケにおけるアルカリ金属元素の移行に関する研究 (2013)
  • Author(s): 寺川貴樹, 石井慶造, 松山成男, 押川峻, 菊池航介, 小塩茂基, 藤田明希穂, 鈴木優生, 松山哲生, 渡部浩司
  • Organizer: 第29回PIXEシンポジウム
  • Place of Presentation: 福井県若狭湾エネルギー研究センター
• [Presentation] 造影剤を用いたショウジョウバエのX線動画像撮影 (2012)
  • Author(s): 能澤雄一郎
  • Organizer: PIXEシンポジウム
  • Place of Presentation: 東京工業大学、東京
• [Presentation] PIXE と軽元素核反応を併用した多元素同時分析法の開発 (2012)
  • Author(s): 唐橋昌宏
  • Organizer: PIXEシンポジウム
  • Place of Presentation: 東京工業大学、東京
• [Presentation] 画像PIXE 法による土壌および植物中のCs 元素の分析 (2012)
  • Author(s): 菅井裕之
  • Organizer: PIXEシンポジウム
  • Place of Presentation: 東京工業大学、東京
• [Presentation] PIXE study on the growth environment of plants (2011)
  • Author(s): S.Hiraishi, K.Ishii, S.Matsuyama, et al
  • Organizer: Seventh International Symposium on Bio-PIXE
  • Place of Presentation: Sendai
  • Year and Date: 2011-11-01
• [Presentation] Submilli-PIXE analysis of a murine fibrosarcoma tumor treated with proton therapy combined with cisplatin (2011)
  • Author(s): T.Kawamura, Y.Ito, A.Terakawa, K.Ishii, et al
  • Organizer: Seventh International Symposium on Bio-PIXE
  • Place of Presentation: Sendai
  • Year and Date: 2011-11-01