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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

研究課題

研究課題/領域番号 20H00656
研究種目

基盤研究(A)

配分区分補助金
応募区分一般
審査区分 中区分90:人間医工学およびその関連分野
研究機関東北大学

研究代表者

人見 啓太朗  東北大学, 工学研究科, 准教授 (60382660)

研究分担者 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)
研究期間 (年度) 2020-04-01 – 2024-03-31
研究課題ステータス 完了 (2023年度)
配分額 *注記
44,980千円 (直接経費: 34,600千円、間接経費: 10,380千円)
2023年度: 9,100千円 (直接経費: 7,000千円、間接経費: 2,100千円)
2022年度: 10,660千円 (直接経費: 8,200千円、間接経費: 2,460千円)
2021年度: 11,310千円 (直接経費: 8,700千円、間接経費: 2,610千円)
2020年度: 13,910千円 (直接経費: 10,700千円、間接経費: 3,210千円)
キーワード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
研究開始時の研究の概要

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。

研究成果の概要

ホウ素中性子捕捉療法(BNCT)はガンを選択的に破壊する治療法として注目を集めている。BNCT治療時に発生するガンマ線を計測することで治療線量をモニタリングする事が可能である。本研究ではガンマ線の吸収効率が非常に高い化合物半導体である臭化タリウム(TlBr)を用いてガンマ線検出器を開発し、BNCT用治療線量モニターの開発を行った。本研究では世界で初めてTlBr検出器を用いてホウ素由来の478 keVの即発ガンマ線のイメージングに成功した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究ではTlBr検出器を用いたBNCT用治療線量モニターの原理実証に成功した。これはバックグランドにより困難であった478 keVの即発ガンマ線の検出に新しい手法を開発したという点で学術的意義が大きい。また、本研究の成果を展開することにより実用的なBNCT用治療線量モニターの実現が期待できるため社会的意義も大きい。さらに本研究の成果は医学、工学、物理学などのガンマ線計測応用に広く利用できるため、学術的、社会的意義が大きいと結論できる。

報告書

(7件)
  • 2023 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2022 実績報告書
  • 2021 実績報告書
  • 2020 審査結果の所見   実績報告書
  • 研究成果発表報告書
  • 研究成果

    (26件)

すべて 2024 2023 2022 2021 2020

すべて 雑誌論文 (9件) (うち査読あり 9件、 オープンアクセス 8件) 学会発表 (17件) (うち国際学会 7件、 招待講演 1件)

  • [雑誌論文] Characterization of Plasma-etched Surfaces of TlBr Crystals for Radiation Detectors2024

    • 著者名/発表者名
      Nojima Taro、Nogami Mitsuhiro、Onodera Toshiyuki、Hitomi Keitaro
    • 雑誌名

      Sensors and Materials

      巻: 36 号: 1 ページ: 269

    • DOI

      10.18494/SAM4703

    • ISSN
      0914-4935, 2435-0869
    • 年月日
      2024-01-26
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Recombination Dynamics of Electron–Hole Pairs in TlBr Crystals Probed by Transient Absorption Spectroscopy Using Pulsed Electron Beams2024

    • 著者名/発表者名
      Koshimizu Masanori、Muroya Yusa、Nogami Mitsuhiro、Hitomi Keitaro
    • 雑誌名

      Sensors and Materials

      巻: 36 号: 1 ページ: 261

    • DOI

      10.18494/SAM4694

    • ISSN
      0914-4935, 2435-0869
    • 年月日
      2024-01-26
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Effective Volume of TlBr Semiconductor Detector2024

    • 著者名/発表者名
      Hasegawa Sota、Watanabe Kenichi、Sugai Yusuke、Nogami Mitsuhiro、Hitomi Keitaro
    • 雑誌名

      Sensors and Materials

      巻: 36 号: 1 ページ: 163

    • DOI

      10.18494/SAM4632

    • ISSN
      0914-4935, 2435-0869
    • 年月日
      2024-01-26
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Development of Time-of-flight Measurement System for Carrier Transport Characterization of TlBr Semiconductor Detectors2024

    • 著者名/発表者名
      Sugai Yusuke、Watanabe Kenichi、Hasegawa Sota、Hitomi Keitaro、Nogami Mitsuhiro
    • 雑誌名

      Sensors and Materials

      巻: 36 号: 1 ページ: 155

    • DOI

      10.18494/SAM4631

    • ISSN
      0914-4935, 2435-0869
    • 年月日
      2024-01-26
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Comparison Between Neutron Bragg Dip and Electron Backscatter Diffraction Images of TlBr Semiconductors2024

    • 著者名/発表者名
      Watanabe Kenichi、Sugai Yusuke、Hasegawa Sota、Hitomi Keitaro、Nogami Mitsuhiro、Shinohara Takenao、Su Yuhua、Parker Joseph Don、Kockelmann Winfried
    • 雑誌名

      Sensors and Materials

      巻: 36 号: 1 ページ: 149

    • DOI

      10.18494/SAM4629

    • ISSN
      0914-4935, 2435-0869
    • 年月日
      2024-01-26
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Compton Imaging Using Pixelated TlBr Semiconductor Detector2024

    • 著者名/発表者名
      Hitomi Keitaro、Matsumura Motohiro、Watanabe Kenichi、Maruyama Shusuke、Nogami Mitsuhiro、Akira Uritani
    • 雑誌名

      Sensors and Materials

      巻: 36 号: 1 ページ: 225

    • DOI

      10.18494/SAM4672

    • ISSN
      0914-4935, 2435-0869
    • 年月日
      2024-01-26
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Characterization of long-term stability of thallium bromide detectors2024

    • 著者名/発表者名
      Mitsuhiro Nogami, Kenichi Watanabe, Keitaro Hitomi
    • 雑誌名

      Japanese Journal of Applied Physics

      巻: 63 号: 9 ページ: 096002-096002

    • DOI

      10.35848/1347-4065/ad7803

    • 関連する報告書
      研究成果発表報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Reversible capacitive Frisch grid TlBr detectors2023

    • 著者名/発表者名
      Nogami Mitsuhiro、Hitomi Keitaro、Onodera Toshiyuki、Watanabe Kenichi、Ishii Keizo
    • 雑誌名

      Japanese Journal of Applied Physics

      巻: 62 号: 9 ページ: 096501-096501

    • DOI

      10.35848/1347-4065/acf0aa

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Characterization of coincidence time resolutions of TlBr x Cl 1-x crystals as Cherenkov radiators2023

    • 著者名/発表者名
      Hitomi Keitaro、Kim Cheonghun、Nogami Mitsuhiro、Shimazoe Kenji、Takahashi Hiroyuki
    • 雑誌名

      Japanese Journal of Applied Physics

      巻: 62 号: 8 ページ: 081001-081001

    • DOI

      10.35848/1347-4065/ace5fa

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] TlBr半導体の結晶性および二次元キャリア輸送特性の比較2024

    • 著者名/発表者名
      須貝 優介、長谷川 創大、渡辺 賢一、人見 啓太朗、野上 光博
    • 学会等名
      第71回応用物理学会春季学術講演会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] Characterization of Thallium Bromide Gamma-Ray Detectors for Boron Neutron Capture Therapy2023

    • 著者名/発表者名
      K. Hitomi, M. Nogami, K. Watanabe, T. Onodera, H. Tanaka, K. Ishii
    • 学会等名
      2023 IEEE Nuclear Science Symposium, Medical Imaging Conference, and Room-Temperature Semiconductor Detector Conference
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Study on conditioning effect of TlBr semiconductor detectors with gold electrodes2023

    • 著者名/発表者名
      S. Hasegawa, K. Watanabe, K. Hitomi, M. Nogami, Y. Sugai
    • 学会等名
      2023 IEEE Nuclear Science Symposium, Medical Imaging Conference, and Room-Temperature Semiconductor Detector Conference
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Crystal quality evaluation of a large TlBr crystal using neutron Bragg-dip imaging2023

    • 著者名/発表者名
      K. Watanabe1, S. Hasegawa, Y. Sugai, M. Nogami, K. Hitomi, S. Maeda, H. Onabe
    • 学会等名
      2023 IEEE Nuclear Science Symposium, Medical Imaging Conference, and Room-Temperature Semiconductor Detector Conference
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Analysis of Recombination Kinetics of Electron-Hole Pairs in TlBr Crystals Using Pulsed Electron Beams of Different Intensities2023

    • 著者名/発表者名
      M. Koshimizu, Y. Muroya, M. Nogami, K. Hitomi
    • 学会等名
      2023 IEEE Nuclear Science Symposium, Medical Imaging Conference, and Room-Temperature Semiconductor Detector Conference
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Radiation Sensing Using Thallium Bromide Crystals2023

    • 著者名/発表者名
      Keitaro Hitomi, Mitsuhiro Nogami
    • 学会等名
      The 30th International Display Workshops
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] TlBr半導体検出器の移動度二次元分布計測システムの開発2023

    • 著者名/発表者名
      渡辺 賢一、須貝 優介、長谷川 創大、野上 光博、人見 啓太朗
    • 学会等名
      日本原子力学会 2023年秋の大会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] プラズマ処理したTl電極TlBr放射線検出器の初期特性評価2023

    • 著者名/発表者名
      野島 太郎、野上 光博、小野寺 敏幸、人見 啓太朗
    • 学会等名
      第84回応用物理学会秋季学術講演会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] TlBr結晶の二次元キャリア輸送特性評価システムに関する検討2023

    • 著者名/発表者名
      須貝 優介、長谷川 創大、渡辺 賢一、人見 啓太朗、野上 光博
    • 学会等名
      第84回応用物理学会秋季学術講演会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] 臭化タリウム半導体検出器のコンディショニング効果の評価2023

    • 著者名/発表者名
      長谷川 創大、渡辺 賢一、須貝 優介、人見 啓太朗、野上 光博
    • 学会等名
      第84回応用物理学会秋季学術講演会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] TlBrピクセル検出器実装評価システム開発2023

    • 著者名/発表者名
      豊川 秀訓、人見 啓太朗、野上 光博、小野寺 敏幸、池田 博一、久保 信、末永 敦士、尾鍋 秀明
    • 学会等名
      第84回応用物理学会秋季学術講演会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] TlBr検出器の連続動作特性評価2022

    • 著者名/発表者名
      人見 啓太朗、野上 光博、渡辺 賢一、前田 茂貴、小野寺 敏行、石井 慶造
    • 学会等名
      第83回応用物理学会秋季学術講演会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] Fabrication of 2-cm Thick TlBr Detectors2022

    • 著者名/発表者名
      K. Hitomi, S. Maeda, M. Nogami, C. Ito, K. Watanabe
    • 学会等名
      2022 IEEE Nuclear Science Symposium, Medical Imaging Conference and Room Temperature Semiconductor Detector Conference
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] TlBr検出器を用いた加速器中性子による478 keV即発ガンマ線の検出2022

    • 著者名/発表者名
      人見 啓太朗、野上 光博、渡辺 賢一、小野寺 敏幸、田中 浩基、石井 慶造
    • 学会等名
      第69回応用物理学会春季学術講演会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] Characterization of long-term stability of thallium bromide gamma-ray detectors2021

    • 著者名/発表者名
      K. Hitomi, M. Nogami, T. Onodera, K. Watanabe, K. Ishii
    • 学会等名
      The 28th International Symposium on Room-Temperature Semiconductor Detectors
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 臭化タリウム検出器を用いたBNCT基礎研究のための小動物用PG-SPECT装置の開発2021

    • 著者名/発表者名
      中村 泰基、人見 啓太朗、野上 光博、渡辺 賢一、高田 卓志、櫻井 良憲、田中 浩基
    • 学会等名
      第68回応用物理学会春季学術講演会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] 臭化タリウム検出器の信号波形処理に関する基礎検討2020

    • 著者名/発表者名
      椿山 邦見、渡辺 賢一、吉橋 幸子、山﨑 淳、瓜谷 章、人見 啓太朗、野上 光博
    • 学会等名
      日本原子力学会中部支部 第52回研究発表会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書

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公開日: 2020-04-28   更新日: 2025-03-27  

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