３次元ＣＴ照準細胞照射システムの開発

2013 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 23656583
• Research Institution: Tohoku University
• Principal Investigator: 松山 成男 東北大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (70219525)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 石井 慶造 東北大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (00134065) ; 山崎 浩道 東北大学, 学内共同利用施設等, 教授 (00166654)
• Keywords: CT / マイクロビーム

Research Abstract

本研究では、ミクロンCT による形態観察データを元にした照射位置決定が可能なシステムの構築を図った。開発したシステムは、マイクロビームの軸と垂直に回転ステージを配置したものである。これまでのマイクロビーム形成システムの分解能は1ミクロン以下を達成していたが、細胞照射を考えた場合、これでは不十分であった。さらに、CTにおいてはビーム強度が十分でないため、ビーム径を2ミクロン程度にしてビーム強度を稼いでいたが、そのためミクロンCTの分解能が5ミクロン程度にまで制限されていた。そこでビーム強度の増大とそのため、加速器電圧の安定度の向上をさらに進めると共に照準システムの開発を行った。その結果、電圧安定度は低周波成分で⊿E/E = 2.0×10-5，高周波成分で⊿E/E = 9.3×10-5へと大幅に向上した。それに伴いビーム輝度は以前の約1.3倍に向上し、最大ブライトネスは2.31 pA/μｍ2/mrad2/MeVを達成した。またビーム輝度のピークが発散角0.07mradの場合であるため、発散角を抑える必要のあるトリプレットシステムに対して最適の加速器システムになったと考えられる。ビーム径測定の結果、トリプレットシステムにおいては球面収差の影響が大きいことが判明した。そのため、発散角を抑える必要があるが、加速器システムの最適化によりビーム量を大きく減ずることなくビームの縮小を図ることができ、1マイクロメートルの分解能で250pA程度の大電流ビームを得ることが可能となった。試料の照準と照射するために、サンプルステージの改良を行い、ビーム軸に対して直角にサンプルを配置できるようにサンプルステージの改良を行った。同時にサンプルの回転軸もビーム軸に対し直角にすることができるようになった。これによりCTによる3次元画像の取得と照準が行えるようになった。

Research Products

• [Journal Article] Improvement and recent applications of the Tohoku microbeam system (2014)
  • Author(s): S. Matsuyama, K. Ishii, K. Watanabe, A. Terakawa, Y. Kikuchi, M. Fujiwara, H. Sugai, M. Karahashi, Y. Nozawa, S. Yamauchi, M. Fujisawa, M. Ishiya, T. Nagaya, R. Ortega, A. Carmona, S. Roudeau
  • Journal Title: Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Volume: B 318 Pages: 32-36
  • Peer Reviewed
• [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 Volume: B 318 Pages: 105-108
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Micro-PIXE evaluation of radioactive cesium transfer in contaminated soil samples (2014)
  • Author(s): F. Fujishiro, K. Ishii, S. Matsuyama, H. Arai, A. Ishizaki, N. Osada, H. Sugai, K. Kusano, Y. Nozawa, S. Yamauchi, M. Karahashi, S. Oshikawa, K. Kikuchi, S. Koshio, K. Watanabe, Y. Suzuki
  • Journal Title: Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Volume: B 318 Pages: 99-101
  • 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 Volume: B 318 Pages: 191-193
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Remediation of plants contaminated with cesium by aqueous cleaning (2014)
  • Author(s): N. Osada, K. Ishii, S. Matsuyama, H. Sugai, K. Kusano, Y. Nozawa, S. Yamauchi, M. Karahashi, S. Oshikawa, K. Kikuchi, S. Koshio, K. Watanabe, S. Itoh, Y. Suzuki, A. Terakawa, Y. Kikuchi, F. Fujishiro, A. Ishizaki, H. Arai
  • Journal Title: Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Volume: B 318 Pages: 102-104
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Reducing logistical barriers to radioactive soil remediation after the Fukushima No. 1 nuclear power plant accident (2014)
  • Author(s): K. Ishii, A. Terakawa, S. Matsuyama, Y. Kikuchi, F. Fujishiro, A. Ishizaki, N. Osada, H. Arai, H. Sugai, H. Takahashi, K. Nagakubo, T. Sakurada, H. Yamazaki, S. Kim
  • Journal Title: Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Volume: B 318 Pages: 70-75
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Improvement of the energy stability of the Tohoku Dynamitron accelerator for microbeam and nanobeam applications (2013)
  • Author(s): S. Matsuyama, M. Fujisawa, T. Nagaya, K. Ishii, A. Terakawa, Y. Kikuchi, M. Fujiwara, K. Watanabe, M. Karahashi, Y. Nozawa, S. Yamauchi and M. Ishiya
  • Journal Title: International Journal of PIXE Volume: Vol.23, Nos.1&2 Pages: 69-75
  • URL: http://www.worldscientific.com/loi/ijpixe
  • Peer Reviewed
• [Presentation] ナノビーム分析システムの開発 (2014)
  • Author(s): 松山成男，石井慶造，寺川貴樹，渡部浩司，小塩成基， 菊池航介，押川峻，藤澤政則，石屋大志，永谷隆男
  • Organizer: 日本原子力学会「2014春の年会」
  • Place of Presentation: 東京都市大学
  • Year and Date: 20140326-20140328
• [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春の年会」
  • Place of Presentation: 東京都市大学
  • Year and Date: 20140326-20140328
• [Presentation] ナノビーム形成のための東北大学ダイナミトロン加速器の高圧発生回路の安定化 (2013)
  • Author(s): 松山成男, 石井慶造, 寺川貴樹, 藤原充啓, 渡部浩司, 菊池浩介, 小塩成基, 押川駿, 遠山翔, 藤澤政則, 石屋大志, 永谷隆男
  • Organizer: 第29回PIXEシンポジウム
  • Place of Presentation: 若狭湾エネルギー研究センター
  • Year and Date: 20131113-20131115
• [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, 伊藤駿, 遠山翔, 平方遥子, 世良耕一郎
  • Organizer: 第29回PIXEシンポジウム
  • Place of Presentation: 若狭湾エネルギー研究センター
  • Year and Date: 20131113-20131115
• [Presentation] ナノビーム形成のための東北大学ダイナミトロン加速器の高圧発生回路の 安定化 (2013)
  • Author(s): 松山成男, 石井慶造, 寺川貴樹, 藤原充啓, 渡部浩司, 菊池浩介, 小塩成基, 押川駿, 遠山翔, 藤澤政則, 石屋大志, 永谷隆男
  • Organizer: 第29回PIXEシンポジウム
  • Place of Presentation: 若狭湾エネルギー研究センター
  • Year and Date: 20131113-20131115
• [Presentation] ナノビーム分析の実現に向けたマイクロビームシステムの改良 (2013)
  • Author(s): 渡部浩司, 松山成男, 石井慶造, 寺川貴樹, 藤原充啓, 小塩成基, 押川峻, 藤澤政則, 石屋大志, 永谷隆男
  • Organizer: 第29回PIXEシンポジウム
  • Place of Presentation: 若狭湾エネルギー研究センター
  • Year and Date: 20131113-20131115
• [Presentation] 有害金属元素 に曝露されたヒト肺上皮細胞の 3D -PIXE-μ-CT 分析 (2013)
  • Author(s): 鈴木優生, 石井慶造, 松山成男, Richard Ortega, A.Carmona, R.Roudeau, 押川峻, 小塩成基, 菊池航介, 藤田明希穂, 渡部浩司, 伊藤駿笠, 原和人, 遠山翔
  • Organizer: 第29回PIXEシンポジウム
  • Place of Presentation: 若狭湾エネルギー研究センター
  • Year and Date: 20131113-20131115
• [Presentation] PIXE分析を用いた生体試料中の3次元元素分布画像取得法の開発 (2013)
  • Author(s): 松山哲生, 石井慶造, 寺川貴樹, 松山成男, 押川峻, 菊池航介, 小塩成基, 藤田明希穂, 鈴木優生, 渡邉浩司, 遠山翔, 伊藤駿, 平方遥子
  • Organizer: 第29回PIXEシンポジウム
  • Place of Presentation: 若狭湾エネルギー研究センター
  • Year and Date: 20131113-20131115
• [Presentation] 稲穂内部の Cs および Rb のマイクロ PIXE 分析 (2013)
  • Author(s): 小塩成基, 菅井裕之, 石井慶造, 松山成男, 寺川貴樹, 伊藤駿, 鈴木優生, 松山哲男, 渡部浩司
  • Organizer: 第29回PIXEシンポジウム
  • Place of Presentation: 若狭湾エネルギー研究センター
  • Year and Date: 20131113-20131115
• [Presentation] 血流遮断により誘発された腫瘍内元素動態分析へのPIXE 法の応 用 (2013)
  • Author(s): 寺川貴樹，石井慶造，松山成男，菊池洋平，草野薫， 菅井裕之，唐橋昌宏，能澤雄一郎，山﨑浩道，船木善仁，古本祥三， 和田成一，伊藤伸彦，世良耕一郎
  • Organizer: 日本原子力学会「2013年秋の大会」
  • Place of Presentation: 八戸工業大学
  • Year and Date: 20130903-20130905
• [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
  • Year and Date: 20130903-20130905
• [Presentation] 酸化コバルトに曝露されたヒト肺上皮細胞の3D-PIXE-μ-CT 分 析 (2013)
  • Author(s): 石井慶造，松山成男，鈴木優生
  • Organizer: 日本原子力学会「2013年秋の大会」
  • Place of Presentation: 八戸工業大学
  • Year and Date: 20130903-20130905
• [Presentation] ナノビーム分析の実現に向けたビーム集束系の改良に関する研究 (2013)
  • Author(s): 渡部浩司，石井慶造，松山成男，寺川貴樹，菊池洋平， 菊池航介，小塩成基，押川峻，藤澤政則，石屋大志， 永谷隆男
  • Organizer: 日本原子力学会「2013年秋の大会」
  • Place of Presentation: 八戸工業大学
  • Year and Date: 20130903-20130905
• [Presentation] PIXE 分析用トレーサーへの量子ドットの応用に関する研究 (2013)
  • Author(s): 石井慶造, 寺川貴樹, 松山成男, 菊池洋平, 松山哲生
  • Organizer: 日本原子力学会「2013年秋の大会」
  • Place of Presentation: 八戸工業大学
  • Year and Date: 20130903-05
• [Presentation] 造影剤を用いたショウジョウバエのX 線動画像撮影法の開発 (2013)
  • Author(s): 小塩成基, 石井慶造, 松山成男, 寺川貴樹, 菊池洋平, 能澤雄一郎, 遠山翔
  • Organizer: 日本原子力学会「2013年秋の大会」
  • Place of Presentation: 八戸工業大学
  • Year and Date: 20130903-05
• [Presentation] 東北大学ダイナミトロン加速器の電圧安定性向上 (2013)
  • Author(s): 松山成男, 石井慶造, 寺川貴樹, 菊池洋平, 渡部浩司, 菊池航介, 小塩成基, 押川峻, 遠山翔, 唐橋昌宏, 能澤雄一郎, 山内祥聖, 藤澤政則, 石屋大志, 永谷隆男
  • Organizer: 日本原子力学会「2013年秋の大会」
  • Place of Presentation: 八戸工業大学
  • Year and Date: 20130903-05