低線量被ばく評価のための歯組織の生化学分析による電子スピン共鳴法の検出限界の改善

• Project/Area Number: 22KJ0204
• Project/Area Number (Other): 21J23117 (2021-2022)
• Research Category: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• Allocation Type: Multi-year Fund (2023); Single-year Grants (2021-2022)
• Section: 国内
• Review Section: Basic Section 63020:Radiation influence-related
• Research Institution: Tohoku University
• Principal Investigator: 光安 優典 東北大学, 理学研究科, 特別研究員(DC1)
• Project Period (FY): 2023-03-08 – 2024-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2023)
• Budget Amount: ¥3,100,000 (Direct Cost: ¥3,100,000); Fiscal Year 2023: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000); Fiscal Year 2022: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000); Fiscal Year 2021: ¥1,100,000 (Direct Cost: ¥1,100,000)
• Keywords: 電子スピン共鳴 / 被ばく線量推定 / アルゴリズム / ESR / 線量推定 / FDNPP

Outline of Research at the Start

継続課題のため、記入しない。

Outline of Annual Research Achievements

2023年度の本研究の研究予定は、モンテカルロ計算コードPHITSを利用し、ヒト、動物の口腔のモデルを作成し、口の中の頬の遮蔽や、エナメル質の位置による被ばく線量の差を調べ、歯種の違いによる歯の位置や密度等の違いに対する被ばく線量の補正を行うことであった。
実際には、現在計画に対して実際の進捗が著しく遅延しており、モデル制作およびシミュレーション実験をする状態でなかった。新たな3頭のニホンザルの歯と、人工のヒドロキシアパタイトである、粉末試料および医療用充填剤をコバルト60ガンマ線にて放射線照射を行い、その線量応答について調査した。サルの歯は3個体で個体内の差は重量補正を行うことで高い線形性の応答を示したが、個体間ではその線量応答の直線に差が生じた。
数値解析のアルゴリズムの改良は加速した。従来の方法では、多成分の非線形近似を高速で行うことができた半面、同一の試料から測定されたスペクトル内でも、解析結果の近時の誤差の幅が大きく異なることが多く。測定効率に改善の余地があった。アルゴリズムの改善のため、ベースとなるESR信号を構成する成分のスペクトルはそのままに、モンテカルロ法を用いて同様の測定方法を再現するプログラムをFORTRANを用いて作成した。
その後各成分のスペクトルへの影響を加味した多段階フィッティングを導入し、新しいフィッティングアルゴリズムを作成した。ベンチマークテストでは寄与の大きい炭酸ラジカルと有機ラジカルの成分からなるダミースペクトルを用いた。100 mGy相当のダミースペクトルより低いスペクトルを解析すると解析誤差が発生するが、このアルゴリズムは、オリジナルの解析プログラムより理論値とのずれが半分以下に抑えることができた。

Research Products

• [Journal Article] Estimation of external dose for wild Japanese macaques captured in Fukushima prefecture: decomposition of electron spin resonance spectrum (2023)
  • Author(s): Yusuke Mitsuyasu, Toshitaka Oka, Atsushi Takahashi, Yasushi Kino, Kenichi Okutsu, Tsutomu Sekine, Takuma Yamashita, Yoshinaka Shimizu, Mirei Chiba, Toshihiko Suzuki, Ken Osaka, Keiichi Sasaki, Masatoshi Suzuki, Manabu Fukumoto, Hisashi Shinoda
  • Journal Title: Radiation Protection Dosimetry Volume: 199 Issue: 14 Pages: 1620-1625
  • DOI: 10.1093/rpd/ncad146
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] イメージングプレートを用いた歯中放射性核種推定法の開発 (2023)
  • Author(s): 尾田晃平, 光安優典, 奥津賢一, 山下琢磨, 木野康志, 関根勉, 高橋温, 篠田壽
  • Journal Title: KEK Proceedings (第24回「環境放射能」研究会 Proceedings ) Volume: 2023 Pages: 115-120
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] EXTERNAL EXPOSURE DOSE ESTIMATION OF WILD JAPANESE MACAQUES CAPTURED IN FUKUSHIMA PREFECTURE: DECOMPOSITION OF ELECTRON SPIN RESONANCE SPECTRUM (2023)
  • Author(s): Yusuke Mitsuyasu, Toshitaka Oka, Atsushi Takahashi, Yasushi Kino, Kenichi Okutsu, Tsutomu Sekine, Takuma Yamashita, Yoshinaka Shimizu, Mirei Chiba, Toshihiko Suzuki, Ken Osaka, Keiichi Sasaki, Yusuke Urishihara, Masatoshi Suzuki, Manabu Fukumoto, Hisashi Shinoda
  • Journal Title: Radiation Protection Dosimetry Volume: -
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] 歯のESRスペクトルにおける放射線誘起成分の解析精度の検討 (2022)
  • Author(s): 光安優典、岡壽崇、高橋温、木野康志、奥津賢一、関根勉、山下琢磨、清水良央、千葉美麗、鈴木敏彦、小坂健、佐々木啓一、鈴木正敏、福本学、篠田壽
  • Journal Title: KEK proceedings Volume: 2022-2 Pages: 120-125
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] 野生動物の歯を用いた低線量被ばく推定法の開発 (2021)
  • Author(s): 光安優典、岡壽崇、高橋温、小荒井一真、木野康志、奥津賢一、関根勉、山下琢磨、清水良央、千葉美麗、鈴木敏彦、小坂健、佐々木啓一、漆原佑介、鈴木正敏、福本学、篠田壽
  • Journal Title: KEK proceedings Volume: 2021-2 Pages: 91-95
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Presentation] 歯中炭酸ラジカル測定による低線量の被ばく線量推定法の開発 (2024)
  • Author(s): 岩見聡音, 山下琢磨, 光安優典, 小野健太, 岡壽崇, 高橋温, 木野康志, 関根勉, 清水良央, 千葉美麗, 鈴木敏彦, 小坂健, 佐々木啓一, 佐藤拓, 礒部理央, 鈴木正敏, 福本学, 篠田壽
  • Organizer: 第25回「環境放射能」研究会
• [Presentation] ヒドロキシアパタイト中の放射線誘起炭酸ラジカルの電子スピン共鳴法による分析 (2024)
  • Author(s): 山下琢磨, 光安優典, 小野健太, 岩見聡音, 岡壽崇, 高橋温, 木野康志, 関根勉, 清水良央, 千葉美麗, 鈴木敏彦, 小坂健, 佐々木啓一, 佐藤拓, 礒部理央, 鈴木正敏, 福本学, 篠田壽
  • Organizer: 第25回「環境放射能」研究会
• [Presentation] 電子スピン共鳴による野生動物の歯を用いた線量測定法 の進展と課題 (2023)
  • Author(s): 光安 優典、岡 壽崇、高橋 温、木野 康志、関根 勉、山下 琢磨、清水 良央、千葉 美麗、鈴木 敏彦、小坂 健、佐々木 啓一、鈴木 正敏、福本 学、篠田 壽
  • Organizer: 日本放射化学会第67回討論会
• [Presentation] Progress in electron spin resonance dosimetry for wild animals after Fukushima Daiichi Nuclear Power Plant (2023)
  • Author(s): Yusuke Mitsuyasu, Toshitaka Oka, Atsushi Takahashi, Yasushi Kino, Tsutomu Sekine, Takuma Yamashita, Yoshinaka Shimizu, Mirei Chiba, Toshihiko Suzuki, Ken Osaka, Keiichi Sasaki, Masatoshi Suzuki, Manabu Fukumoto, Hisashi Shinoda
  • Organizer: Tohoku University's Chemistry Summer School 2023
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Dosimetry of external exposure dose for wild Japanese macaques lived in Fukushima using tooth enamel (2022)
  • Author(s): Yusuke Mitsuyasu; Toshitaka Oka; Atsushi Takahashi; Yasushi Kino; Kenichi Okutsu; Tsutomu Sekine; Takuma Yamashita; Yoshinaka Shimizu; Mirei Chiba; Toshihiko Suzuki; Ken Osaka; Keiichi Sasaki; Masatoshi Suzuki; Manabu Fukumoto; Hisashi Shinoda
  • Organizer: Radiation Research Society's 68th Annual Meeting
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 低線量被ばくをした野生動物の歯を用いた被ばく線量推定 (2021)
  • Author(s): 光安 優典、岡 壽崇、高橋 温、小荒井 一真、木野 康志、奥津 賢一、関根 勉、山下 琢磨、清水 良央、千葉 美麗、鈴木 敏彦、小坂 健、佐々木 啓一、漆原 佑介、鈴木 正敏、福本 学、篠田 壽
  • Organizer: アイソトープ・放射線研究発表会
• [Presentation] 「歯」から知る被ばくの記録：電子スピン共鳴法を 用いた野生動物の低線量被ばくの線量推定 (2021)
  • Author(s): 光安優典
  • Organizer: 理学・生命科学合同シンポジウム
• [Presentation] 放射線に誘起されるESRスペクトルの高精度な解析方法の検討 (2021)
  • Author(s): 光安優典、岡壽崇、高橋温、木野康志、奥津賢一、関根勉、山下琢磨、清水良央、千葉美麗、鈴木敏彦、小坂健、佐々木啓一、鈴木正敏、福本学、篠田壽
  • Organizer: 環境放射能研究会
• [Presentation] External exposure dose estimation of wild Japanese macaques captured in Fukushima Prefecture: Decomposition of electron spin resonance spectrum (2021)
  • Author(s): Mitsuyasu Y., Oka. T., Takahashi A., Kino Y., Okutsu K., Sekine T., Yamashita T., Shimizu Y., Chiba M., Suzuki T., Osaka K., Sasaki K., Urushihara Y., Suzuki M., Fukumoto M., Shinoda H.
  • Organizer: EPR Biodose
  • Int'l Joint Research