11Cイオン生成のための11CH4分子生成/濃縮装置の開発

• 研究課題/領域番号: 25790090
• 研究種目: 若手研究(B)
• 配分区分: 基金
• 研究分野: 量子ビーム科学
• 研究機関: 国立研究開発法人放射線医学総合研究所
• 研究代表者: 片桐 健 国立研究開発法人放射線医学総合研究所, 重粒子医科学センター, 研究員 (90510868)
• 研究期間 (年度): 2013-04-01 – 2016-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2015年度)
• 配分額: 4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円); 2015年度: 130千円 (直接経費: 100千円、間接経費: 30千円); 2014年度: 260千円 (直接経費: 200千円、間接経費: 60千円); 2013年度: 3,770千円 (直接経費: 2,900千円、間接経費: 870千円)
• キーワード: ISOL / 重粒子線がん治療 / RIビーム / イオン源 / 加速器 / 不安定核ビーム / 真空技術 / 真空

研究成果の概要

重粒子線治療における照射野のリアルタイムイメージングの実現のために陽電子放出核である11C核種を一次ビームとして治療室へ供給する方法を検討している．この方法を実現する為には高純度の11CH4分子を1e+13個程度生成しなければならない．本研究の目的は，そのガスの生成を行う11C分子生成/濃縮装置を開発する事である．
この装置は，蒸気圧の温度依存性が分子種ごとに異なることを利用して，冷却分子トラップによりメタン分子と不純物分子の分離を行う．実験によりCH4ガスを~100倍多い窒素ガスから分離出来ること，CH4ガスと蒸気圧の近い分子に関しても分離が十分に可能であることが明らかになった．

研究成果

• [国際共同研究] JINR(ロシア連邦)
• [雑誌論文] A singly charged ion source for radioactive 11C ion acceleration (2016)
  • 著者名/発表者名: K. Katagiri, A. Noda, K. Nagatsu, M. Nakao, S. Hojo, M. Muramatsu, K. Suzuki, T. Wakui, and K. Noda
  • 雑誌名: Rev. Sci. Instrum. 巻: 87 号: 2
  • DOI: 10.1063/1.4935899
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Cryogenic molecular separation system for radioactive 11C ion acceleration (2015)
  • 著者名/発表者名: K. Katagiri, A. Noda, K. Suzuki, K. Nagatsu, A. Yu. Boytsov, D. E. Donets, E. D. Donets, E. E. Donets, A. Yu. Ramzdorf, M. Nakao, S. Hojo, T. Wakui, and K. Noda
  • 雑誌名: Rev. Sci. Instrum. 巻: 86 号: 12
  • DOI: 10.1063/1.4937593
  • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] ISOL ION SOURCE FOR HEAVY ION CANCER RADIOTHERAPY (2015)
  • 著者名/発表者名: Ken Katagiri, Akira Noda, Masao Nakao, Hojo Satoru, Kotaro Nagatsu, Kazutoshi Suzuki, Takashi Wakui, Koji Noda
  • 雑誌名: Proceedings of Particle Accelerator Society 巻: Tsuruga, Japan ページ: 75-75
  • オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] NIRS サイクロトロン・RI 生成用ビームポートのためのビーム輸送ラインの設計 (2014)
  • 著者名/発表者名: 片桐 健
  • 雑誌名: Proceedings of the 11th Annual Meeting of Particle Accelerator Society of Japan 巻: 2014, Aomori ページ: 1360-1362
  • オープンアクセス
• [雑誌論文] 11CH4-molecule production using a NaBH4 target for 11C-ion acceleration (2014)
  • 著者名/発表者名: Ken Katagiri, Koutaro Nagatsu, Katsuyuki Minegishi, Satoru Hojo, Masayuki Muramatsu, Kazutoshi Suzuki, Toshihiro Honma, Atsushi Kitagawa, Akira Noda, Koji
  • 雑誌名: Rev. Sci. Instrum. 巻: 85 号: 2
  • DOI: 10.1063/1.4826605
  • 査読あり
• [学会発表] Radioactive C-11 ion production/acceleration for heavy-ion cancer therapy (2016)
  • 著者名/発表者名: K. Katagiri, A. Noda, K. Nagatsu, K. Suzuki,T. Wakui, K. Noda
  • 学会等名: [49]7th Asian Forum for Accelerators and Detectors (AFAD2016)
  • 発表場所: Uji Campus, Kyoto University, Kyoto, Japan
  • 年月日: 2016-02-01
  • 国際学会
• [学会発表] Research and developments toward radioactive 11C ion acceleration (2015)
  • 著者名/発表者名: K. Katagiri, A. Noda, K. Nagatsu, S. Hojo, M. Nakao, K. Suzuki, M. Muramatsu, T. Hattori, T. Wakui, K. Noda.
  • 学会等名: 13th International Conference on Heavy Ion Accelerator Technology (HIAT 2015)
  • 発表場所: Yokohama, Japan
  • 年月日: 2015-09-07
  • 国際学会
• [学会発表] 重粒子線治療のためのISOLシステムに用いる1価イオン源の開発 (2015)
  • 著者名/発表者名: 片桐 健，他
  • 学会等名: 日本加速器学会年会
  • 発表場所: 敦賀，福井
  • 年月日: 2015-08-05
  • 国際学会
• [学会発表] 10/11C イオン生成 · 加速のための 10/11C 分子生成 · 分離システムの開発 (2014)
  • 著者名/発表者名: 片桐 健
  • 学会等名: 公益社団法人 応用物理学会
  • 発表場所: 北海道大学
  • 年月日: 2014-09-18
• [学会発表] NIRS サイクロトロン・RI 生成用ビームポートのためのビーム輸送ラインの設計 (2014)
  • 著者名/発表者名: 片桐 健
  • 学会等名: 日本加速器学会
  • 発表場所: 青森
  • 年月日: 2014-08-10
• [学会発表] 11CH4-molecule production using a NaBH4 target for 11C-ion acceleration (2013)
  • 著者名/発表者名: Ken Katagiri
  • 学会等名: [36] The 15th International Conference on Ion Sources (ICIS’13)
  • 発表場所: 千葉