宇宙硬エックス線・ガンマ線検出テクノロジーの異分野への展開

2022 年度 実績報告書

• 研究領域: 宇宙観測検出器と量子ビームの出会い。新たな応用への架け橋。
• 研究課題/領域番号: 18H05463
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 高橋 忠幸 東京大学, カブリ数物連携宇宙研究機構, 教授 (50183851)
• 研究分担者: 武田 伸一郎 東京大学, カブリ数物連携宇宙研究機構, 特任助教 (80553718) ; 織田 忠 東京大学, カブリ数物連携宇宙研究機構, 特任助教 (10746522) ; 柳下 淳 東京大学, カブリ数物連携宇宙研究機構, 特任助教 (20626676) ; サンペトラ オルテア 慶應義塾大学, 医学部(信濃町), 講師 (50571113) ; 益子 高 近畿大学, 薬学部, 研究員 (30157200) ; 内山 泰伸 立教大学, 人工知能科学研究科, 教授 (00435801) ; 能町 正治 大阪大学, 核物理研究センター, 招へい教授 (90208299)
• 研究期間 (年度): 2018-06-29 – 2023-03-31
• キーワード: ガンマ線検出器 / CdTe / 核医学 / SPECT / コンプトンカメラ

研究実績の概要

領域内研究や核医学の現場からの要求にもとづいたガンマ線イメージャの製作を続けた。また、がん幹細胞イメージング・プローブおよび治療用プローブの研究をおこなった。CdTe両面ストリップ検出器（CdTe DSD）の可搬型のハウジングの開発を行い、B01班の3次元非破壊分析実験に全面的に採用された。CdTeイメージャを20段重ねたコンプトンカメラを用い、B02班の原子核実験におけるガンマ線偏光観測実験を共同で進め、従来の測定法に比べて優れた性能を持つことを実証した。本研究で開発を進めてきた60μm ピッチのCdTe DSDを用い、SPring-8での実験を通じて、隣接する２ストリップの電荷信号の比を用いることで従来ストリップ単位であった位置分解能をサブストリップの分解能に向上させるアルゴリズムを開発した。またこのアルゴリズムを有効に生かす電極間のギャップの最適化を行った。小動物を用いた生体内イメージングにおいてはRIの集積量を定量的に評価することが重要である。CdTe両面ストリップ検出器を用いて開発したイメージャによる生体内画像から得られたカウントから検量線を用いて放射能を求め、ドーズキャリブレータで測定した腫瘍の放射能と比較した結果、生体内の腫瘍への集積量を誤差10%程度の精度で推定することができた。生体外であれば5%程度の精度で推定することができた。2mm厚のCdTe DSDの実現を図り、反応深さと電極に生ずる信号の関係を解析的に求めるなど検出器の応答の研究を行った。実際に、マウス全身撮像を目的に2枚のCdTe DSDを組み込んだ医学研究用イメージング装置を製作し、Tc-99mの140 keVのガンマ線による評価を行ない想定通りの効率を持つことを確認した。

現在までの達成度 (段落)

令和4年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

令和4年度が最終年度であるため、記入しない。

研究成果

• [国際共同研究] University of Arizona/University of Minnesota/University of California, Berkeley(米国)
  • 国名: 米国
  • 外国機関名: University of Arizona/University of Minnesota/University of California, Berkeley
• [国際共同研究] Queensland University(オーストラリア)
  • 国名: オーストラリア
  • 外国機関名: Queensland University
• [国際共同研究] Durham University(英国)
  • 国名: 英国
  • 外国機関名: Durham University
• [国際共同研究] Stockholm University(スウェーデン)
  • 国名: スウェーデン
  • 外国機関名: Stockholm University
• [雑誌論文] Strong polarization of a J=1/2 to 1/2 transition arising from unexpectedly large quantum interference (2023)
  • 著者名/発表者名: Nakamura Nobuyuki、Numadate Naoki、Oishi Simpei、Tong Xiao-Min、Gao Xiang、Kato Daiji、Odaka Hirokazu、Takahashi Tadayuki、Tsuzuki Yutaka、Uchida Yuusuke、Watanabe Hirofumi、Watanabe Shin、Yoneda Hiroki
  • 雑誌名: Physical Review Letters 巻: 130 ページ: -
  • DOI: 10.1103/PhysRevLett.130.113001
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Gamma-ray computed tomography system with a double-sided strip detector (2023)
  • 著者名/発表者名: Fukuchi T.、Takeda S.、Katsuragawa M.、Yabu G.、Watanabe S.、Takahashi T.、Watanabe Y.
  • 雑誌名: Journal of Instrumentation 巻: 18 ページ: P01030～P01030
  • DOI: 10.1088/1748-0221/18/01/P01030
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Wide-gap CdTe strip detectors for high-resolution imaging in hard X-rays (2023)
  • 著者名/発表者名: Nagasawa Shunsaku、Minami Takahiro、Watanabe Shin、Takahashi Tadayuki
  • 雑誌名: Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section A: Accelerators, Spectrometers, Detectors and Associated Equipment 巻: 1050 ページ: 168175～168175
  • DOI: 10.1016/j.nima.2023.168175
  • 査読あり
• [雑誌論文] Development of Nondestructive Elemental Analysis System for Hayabusa2 Samples Using Muonic X-rays (2023)
  • 著者名/発表者名: Osawa Takahito、Nagasawa Shunsaku、Ninomiya Kazuhiko et al.
  • 雑誌名: ACS Earth and Space Chemistry 巻: 7 ページ: 699～711
  • DOI: 10.1021/acsearthspacechem.2c00303
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] MAXI?J1820+070 X-ray spectral-timing reveals the nature of the accretion flow in black hole binaries (2023)
  • 著者名/発表者名: Kawamura Tenyo、Done Chris、Axelsson Magnus、Takahashi Tadayuki
  • 雑誌名: Monthly Notices of the Royal Astronomical Society 巻: 519 ページ: 4434～4453
  • DOI: 10.1093/mnras/stad014
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Formation and evolution of carbonaceous asteroid Ryugu: Direct evidence from returned samples (2023)
  • 著者名/発表者名: Nakamura T.、et al.
  • 雑誌名: Science 巻: 379 ページ: -
  • DOI: 10.1126/science.abn8671
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Dual‐targeting therapy against HER3/MET in human colorectal cancers (2023)
  • 著者名/発表者名: Yamasaki Akitaka、Miyake Rikuto、Hara Yuta、Okuno Hideki、Imaida Takuya、Okita Kouki、Okazaki Shogo、Akiyama Yasutoshi、Hirotani Kenji、Endo Yuichi、Masuko Kazue、Masuko Takashi、Tomioka Yoshihisa
  • 雑誌名: Cancer Medicine 巻: - ページ: -
  • DOI: 10.1002/cam4.5673
  • 査読あり
• [雑誌論文] InCD98 regulates the phosphorylation of HER2 and a bispecific anti-HER2/CD98 antibody inhibits the growth signal of human breast cancer cells (2023)
  • 著者名/発表者名: Yamasaki Akitaka、Maruyama‐Takahashi Kumiko、Nishida Kento、Okazaki Shogo、Okita Kouki、Akiyama Yasutoshi、Suzuki Hideaki、Endo Yuichi、Masuko Kazue、Masuko Takashi、Tomioka Yoshihisa
  • 雑誌名: Genes to Cells 巻: - ページ: -
  • DOI: 10.1111/gtc.13016
  • 査読あり
• [雑誌論文] Example-based explainable AI and its application for remote sensing image classification (2023)
  • 著者名/発表者名: Ishikawa Shin-nosuke、Todo Masato、Taki Masato、Uchiyama Yasunobu、Matsunaga Kazunari、Lin Peihsuan、Ogihara Taiki、Yasui Masao
  • 雑誌名: International Journal of Applied Earth Observation and Geoinformation 巻: 118 ページ: 103215～103215
  • DOI: 10.1016/j.jag.2023.103215
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] 宇宙観測技術の核医学における分子イメージングへの展開 (2023)
  • 著者名/発表者名: 柳下 淳、桂 川 美穂、武田 伸一郎、高橋 忠幸
  • 雑誌名: Isotope News 巻: 785 ページ: 6-10
  • 査読あり
• [雑誌論文] Simultaneous visualization of multiple radionuclides in vivo (2022)
  • 著者名/発表者名: Yagishita Atsushi、Takeda Shin’ichiro、Katsuragawa Miho、Kawamura Tenyo、Matsumura Hideaki、Orita Tadashi、Umeda Izumi O.、Yabu Goro、Caradonna Pietro、Takahashi Tadayuki、Watanabe Shin、Kanayama Yousuke、Mizuma Hiroshi、Ohnuki Kazunobu、Fujii Hirofumi
  • 雑誌名: Nature Biomedical Engineering 巻: 6 ページ: 640～647
  • DOI: 10.1038/s41551-022-00866-6
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Polarization measurement of L-shell radiative reconvention x rays from highly charged bismuth ions (2022)
  • 著者名/発表者名: Numadate Naoki、Oishi Shimpei、Odaka Hirokazu、Priti、Sakurai Makoto、Takahashi Tadayuki、Tsuzuki Yutaka、Uchida Yuusuke、Watanabe Hirofumi、Watanabe Shin、Yoneda Hiroki、Nakamura Nobuyuki
  • 雑誌名: Physical Review A 巻: 105 ページ: -
  • DOI: 10.1103/PhysRevA.105.023109
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Non-destructive 3D imaging method using muonic X-rays and a CdTe double-sided strip detector (2022)
  • 著者名/発表者名: Chiu I-Huan、Takeda Shin’ichiro、Kajino Meito、Shinohara Atsushi、Katsuragawa Miho、Nagasawa Shunsaku、Tomaru Ryota、Yabu Goro、Takahashi Tadayuki、Watanabe Shin、Takeshita Soshi、Miyake Yasuhiro、Ninomiya Kazuhiko
  • 雑誌名: Scientific Reports 巻: 12 ページ: -
  • DOI: 10.1038/s41598-022-09137-5
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] A full spectral-timing model to map the accretion flow in black hole binaries: the low/hard state of MAXI J1820+070 (2022)
  • 著者名/発表者名: Kawamura Tenyo、Axelsson Magnus、Done Chris、Takahashi Tadayuki
  • 雑誌名: Monthly Notices of the Royal Astronomical Society 巻: 511 ページ: 536～552
  • DOI: 10.1093/mnras/stac045
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] On the Formation of Over-ionized Plasma in Evolved Supernova Remnants (2022)
  • 著者名/発表者名: Katsuragawa Miho、Lee Shiu-Hang、Odaka Hirokazu、Bamba Aya、Matsumura Hideaki、Takahashi Tadayuki
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal 巻: 938 ページ: 23～23
  • DOI: 10.3847/1538-4357/ac8cf9
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Study of Time Evolution of Thermal and Nonthermal Emission from an M-class Solar Flare (2022)
  • 著者名/発表者名: Nagasawa Shunsaku、Kawate Tomoko、Narukage Noriyuki、Takahashi Tadayuki、Caspi Amir、Woods Thomas N.
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal 巻: 933 ページ: 173～173
  • DOI: 10.3847/1538-4357/ac7532
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] A Pure Tungsten Collimator Manufactured Using 3D Printing Technology for the Evaluation of 211At Radionuclide Therapy (2022)
  • 著者名/発表者名: Fujii Hirofumi、Ohnuki Kazunobu、Takeda Shin’ichiro、Katsuragawa Miho、Yagishita Atsushi、Yabu Goro、Watanabe Shin、Takahashi Tadayuki
  • 雑誌名: RADIOISOTOPES 巻: 71 ページ: 141～151
  • DOI: 10.3769/radioisotopes.71.141
  • 査読あり
• [雑誌論文] In Vitro Tumor Cell-Binding Assay to Select High-Binding Antibody and Predict Therapy Response for Personalized 64Cu-Intraperitoneal Radioimmunotherapy against Peritoneal Dissemination of Pancreatic Cancer: A Feasibility Study (2022)
  • 著者名/発表者名: Hihara Fukiko、Matsumoto Hiroki、Yoshimoto Mitsuyoshi、Masuko Takashi、Endo Yuichi、Igarashi Chika、Tachibana Tomoko、Shinada Mitsuhiro、Zhang Ming-Rong、Kurosawa Gene、Sugyo Aya、Tsuji Atsushi B.、Higashi Tatsuya、Kurihara Hiroaki、Ueno Makoto、Yoshii Yukie
  • 雑誌名: International Journal of Molecular Sciences 巻: 23 ページ: 5807～5807
  • DOI: 10.3390/ijms23105807
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Selective targeting of multiple myeloma cells with a monoclonal antibody recognizing the ubiquitous protein CD98 heavy chain (2022)
  • 著者名/発表者名: Hasegawa Kana、Ikeda Shunya、Yaga Moto et al.
  • 雑誌名: Science Translational Medicine 巻: 14 ページ: -
  • DOI: 10.1126/scitranslmed.aax7706
  • 査読あり / オープンアクセス
• [学会発表] AI-Powered Metaverse: Now and Future. (2023)
  • 著者名/発表者名: Yasunobu Uchiyama
  • 学会等名: Interdisciplinary Science Conference in Okinawa (ISCO 2023)
  • 国際学会
• [学会発表] Study of performance and response of thick CdTe double-sided strip detectors for various fields (2023)
  • 著者名/発表者名: Takahiro Minami, Miho Katsuragawa, Shin’ichiro Takeda, Shin Watanabe, Yutaka Tsuzuki, Tadayuki Takahashi
  • 学会等名: Interdisciplinary Science Conference in Okinawa (ISCO 2023)
  • 国際学会
• [学会発表] Wide-Gap CdTe Double-Sided Strip Detectors for High-Resolution Imaging Spectroscopy of Solar Flares in Hard X-rays (2023)
  • 著者名/発表者名: Shunsaku Nagasawa, Takahiro Minami, Shin Watanabe, Tadayuki Takahashi
  • 学会等名: Interdisciplinary Science Conference in Okinawa (ISCO 2023)
  • 国際学会
• [学会発表] Langevin Compton Imaging: a new Bayesian-based method to visualize gamma-ray sources (2023)
  • 著者名/発表者名: Yutaka Tsuzuki, Shiro Ikeda, Hiroki Yoneda, Tadayuki Takahashi
  • 学会等名: Interdisciplinary Science Conference in Okinawa (ISCO 2023)
  • 国際学会
• [学会発表] 太陽観測ロケット実験FOXSI-4に向けたワイドギャップCdTeストリップ検出器の開発と性能評価III (2023)
  • 著者名/発表者名: 長澤俊作, 南喬博, 高橋忠幸, 渡辺伸, 新井翔大 et al.
  • 学会等名: 日本天文学会 2023年春季年会
• [学会発表] Successful encapsulation of 90Y/111In in liposomes and their potential as radio-theranostics agents, (2022)
  • 著者名/発表者名: Izumi O. Umeda, Atsushi Yagishita, Miho Katsuragawa, Shin'ichiro Takeda, Motohiro Kojima, Hirohumi Fujii, Tadayuki Takahashi,
  • 学会等名: 13th Congress of the World Federation of Nuclear Medicine and Biology
  • 国際学会
• [学会発表] Development of a hard X-ray camera for pharmacokinetic study in small animals (2022)
  • 著者名/発表者名: Miho Katsuragawa, Atsushi Yagishita, Shin'ichiro Takeda, Takahiro Minami, Kazunobu Ohnuki, Hirohumi Fujii, Tadayuki Takahashi
  • 学会等名: 13th Congress of the World Federation of Nuclear Medicine and Biology
  • 国際学会
• [学会発表] Ultra-high-resolution multi-isotope tomography with CdTe-DSD SPECT II (2022)
  • 著者名/発表者名: Shin'ichiro Takeda, Tadashi Orita, Miho Katsuragawa, Goro Yabu, Ryota Tomaru, Atsushi Yagishita, Izumi O. Umeda, Tadayuki Takahashi, Shin Watanabe, Fumiki Moriyama, Hirotaka Sugawara, Yousuke Kanayama, Hiroshi Mizuma, Kazunobu Ohnuki, Hirofumi Fujii, Lars R. Furenlid
  • 学会等名: 13th Congress of the World Federation of Nuclear Medicine and Biology
  • 国際学会
• [学会発表] Toward new Frontiers: Encounters and synergies with state-of-the-art astronomical X-ray detectors (2022)
  • 著者名/発表者名: Tadayuki Takahashi
  • 学会等名: SPIE Optics+Photonics
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] NON-DESTRUCTIVE BULK ELEMENTAL ANALYSIS FOR STONES FROM ASTEROID RYUGU (2022)
  • 著者名/発表者名: K. Ninomiya, T. Osawa, T. Takahashi, K. Terada et al.
  • 学会等名: The 53rd Lunar and Planetary Science Conference
  • 国際学会
• [学会発表] Imaging and Spectral Performance of Wide-gap CdTe Double-Sided Strip Detectors (2022)
  • 著者名/発表者名: Shunsaku Nagasawa, Takahiro Minami, Shin Watanabe, Tadayuki Takahashi
  • 学会等名: 9th Conference on New Developments in Photodetection (NDIP20)
  • 国際学会
• [学会発表] Development of a high-sensitivity CdTe semiconductor imager with a parallel-hole collimator (2022)
  • 著者名/発表者名: Miho Katsuragawa, Atsushi Yagishita, Shin'ichiro Takeda, Takahiro Minami, Kazunobu Ohnuki, Hirohumi Fujii, Tadayuki Takahashi,
  • 学会等名: 9th Conference on New Developments in Photodetection (NDIP20)
  • 国際学会
• [学会発表] Development of an ultra-high-resolution multi-probe CdTe SPECT (2022)
  • 著者名/発表者名: Shin'ichiro Takeda, Tadashi Orita, Miho Katsuragawa, Goro Yabu, Ryota Tomaru, Atsushi Yagishita, Izumi O. Umeda, Tadayuki Takahashi, Shin Watanabe, Fumiki Moriyama, Hirotaka Sugawara, Yousuke Kanayama, Hiroshi Mizuma, Kazunobu Ohnuki, Hirofumi Fujii, Lars R. Furenlid.
  • 学会等名: 9th Conference on New Developments in Photodetection (NDIP20)
  • 国際学会
• [学会発表] Application of a Si/CdTe Compton camera for the polarization measurement of radiative recombination x-rays (2022)
  • 著者名/発表者名: Yutaka Tsuzuki, Shin Watanabe, Shimpei Oishi, Nobuyuki Nakamura, Naoki Numadate, Hirokazu Odaka, Yuusuke Uchida, Hiroki Yoneda, Tadayuki Takahashi
  • 学会等名: 9th Conference on New Developments in Photodetection (NDIP20)
  • 国際学会
• [学会発表] Successful encapsulation of 90Y in liposomes with high efficiency and their application to radionuclide therapy (2022)
  • 著者名/発表者名: Izumi O. Umeda,Atsushi Yagishita, Miho katsuragawa,Yuniko Hamane, Motohiro Kojima, Hirohumi Fujii, Tadayuki Takahashi
  • 学会等名: The 81th Annual Meeting of the Japansee Cancer Association
• [学会発表] Development of an in vito imaging system with A parallel-hole collimator for pharmacokinetics study (2022)
  • 著者名/発表者名: Miho Katsuragawa, Atsushi Yagishita, Izumi O. Umeda, Hirohumi Fujii, Tadayuki Takahashi
  • 学会等名: The 81th Annual Meeting of the Japansee Cancer Association
• [学会発表] Imaging and Spectral Performance of Wide-gap CdTe Double-Sided Strip Detectorsfor FOXSI-4 Sounding Rocket Experiment (2022)
  • 著者名/発表者名: Shunsaku Nagasawa, Takahiro Minami, Shin Watanabe, Tadayuki Takahashi
  • 学会等名: The 4th Workshop on Quantum Beam Imaging (QBI2022)
  • 国際学会
• [学会発表] First demonstration of prompt gamma-ray imaging with a CdTe Compton camera (2022)
  • 著者名/発表者名: Yutaka Tsuzuki,Takahito Osawa, Shin Watanabe, Hiroki Yoneda, Shunsaku Nagasawa, Tadayuki Takahashi
  • 学会等名: The 4th Workshop on Quantum Beam Imaging (QBI2022)
  • 国際学会
• [学会発表] Study of performance and response of thick CdTe double-sided strip detector for various fields (2022)
  • 著者名/発表者名: Takahiro Minami ,Miho Katsuragawa, Shunsaku Nagasawa, Shin’ichiro Takeda, Tadayuki Takahashi, Yutaka Tsuzuki, Shin Watanabe
  • 学会等名: The 4th Workshop on Quantum Beam Imaging (QBI2022)
  • 国際学会
• [学会発表] Development of an ultra-high-resolution multi-probe CdTe SPECT (2022)
  • 著者名/発表者名: Shin'ichiro Takeda, Tadashi Orita, Miho Katsuragawa, Goro Yabu, Ryota Tomaru, Atsushi Yagishita, Izumi O. Umeda, Tadayuki Takahashi, Shin Watanabe, Fumiki Moriyama, Hirotaka Sugawara, Yousuke Kanayama, Hiroshi Mizuma, Kazunobu Ohnuki, Hirofumi Fujii, Lars R. Furenlid
  • 学会等名: The 4th Workshop on Quantum Beam Imaging (QBI2022)
  • 国際学会
• [学会発表] 硬X線・ガンマ線イメージング研究 at Kavli IPMU (2022)
  • 著者名/発表者名: 武田伸一郎, 織田忠, 柳下淳, 桂川美穂 他
  • 学会等名: 第83回応用物理学会秋季学術講演会
• [学会発表] アルファ線核医学治療のための小動物イメージングシステムの開発 (2022)
  • 著者名/発表者名: 武田伸一郎, 織田忠, 柳下淳, 桂川美穂 他
  • 学会等名: 第17回 小動物インビボイメージング研究
• [学会発表] Development of a high-sensitivity hard X-ray camera for in vivo imaging of small animals (2022)
  • 著者名/発表者名: Miho Katsuragawa, Atsushi Yagishita, Shin'ichiro Takeda, Takahiro Minami, Kazunobu Ohnuki, Hirohumi Fujii, Tadayuki Takahashi
  • 学会等名: 第16回日本分子イメージング学会
• [学会発表] 超高分解能の生体内マルチプローブイメージングを実現するCdTe SPECT装置の開発 (2022)
  • 著者名/発表者名: 武田伸一郎, 織田忠, 柳下淳, 桂川美穂 他
  • 学会等名: 第16回日本分子イメージング学会
• [学会発表] 酸化的リン酸化阻害剤による脳腫瘍幹細胞低酸素ニッチの制御法 (2022)
  • 著者名/発表者名: サンペトラ オルテア、佐谷秀行
  • 学会等名: 第8回がんと代謝研究会
• [学会発表] 脳腫瘍幹細胞の不均一性と治療抵抗性 (2022)
  • 著者名/発表者名: サンペトラ オルテア
  • 学会等名: 第42回日本脳神経外科コングレス総会
  • 招待講演
• [備考] 宇宙硬エックス線・ガンマ線検出テクノロジーの異分野への展開
  • URL: https://member.ipmu.jp/SpaceTech_to_QuantumBeam/planned-research/c01/