Po-210線源によるα線マイクロ照射制御検出システムの開発とその応用

2021 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 19K05284
• Research Institution: Kyoto University
• Principal Investigator: 戸崎 充男 京都大学, 環境安全保健機構, 准教授 (70207570)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 角山 雄一 京都大学, 環境安全保健機構, 助教 (90314260)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2022-03-31
• Keywords: Po-210 / マイクロα線源 / シングルイオン / 裏面照射型CMOS / 2次元位置検出 / 照射制御 / 細胞照射 / エネルギー測定

Outline of Annual Research Achievements

本研究では、シングルイオン照射を探針とした細胞の生命機構の解明に応用することを目的に「Po-210線源によるマイクロ照射制御検出システムの開発」を行った。Heシングルイオン照射の手法を確立し、またその照射位置の2次元検出方法を開発した。さらに、これらの機能を既存の光学顕微鏡への組み込み、応用実験として人細胞（Hela）への照射実験を行った。

Heシングルイオン照射用の線源は、石英ガラス（1mm厚）にφ0.1mmの窪みを作り、そこにPo-210を注入乾固し、石英ガラス（1mm厚）のφ0.13mm貫通穴でコリメートした。また、その制御は、ガラス製シャッターを用いて照射のOn/Offを電磁制御した。イオンの検出には、裏面照射型CMOS（IMX178:Sony)を用いた。イオン照射位置は素子発光のスポット撮像で2次元ライブ測定観察が出来る。位置分解能は2.4μmである。さらに、Si半導体検出器（CAM300）を用いてHeイオンのエネルギー測定もできる。既存の倒立蛍光顕微鏡（オリンパスXI70）を改造し、Po-210線源は落斜光鏡筒に、また対物レンズのレボルバーの位置にCMOSセンサーとSi検出器を組込み込んだ。

本システムの特徴は光学的観測と照射制御の測定機構の両立であり、具体的に観測光路を遮断する構造をガラスにすることで達成出来た。このシステムを用いて、HeLa人細胞の照射実験を行い実用システムの完成に努めている。Po-210線源（φ0.12mm）強度毎秒3.2のHeイオンをHeLa細胞に数秒から数分照射し、リアルタイムの照射実験ができる。Heイオン(1粒子）は平均４.５ピクセルのスポットで発光し、φ０.４mm以内に90％以上照射の性能を達成している。現在、照射後のHeLa細胞のD N A損傷についてγH2AX 検出法を用いた手法の整備とシステムの完成に向けた改良を進めている。