マイクロビーム放射線治療に用いる人体等価RPLドシメータ材料の開発

2016 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 15H06409
• 研究機関: 奈良先端科学技術大学院大学
• 研究代表者: 岡田 豪 奈良先端科学技術大学院大学, 物質創成科学研究科, 助教 (90757840)
• 研究期間 (年度): 2015-08-28 – 2017-03-31
• キーワード: ラジオフォトルミネッセンス / サマリウム

研究実績の概要

次世代の放射線治療であるマイクロビーム放射線治療では、ミクロの並列平板構造を持つX線ビームが用いられる。また、ビーム中心線量は数百Gyを超え、その線量の空間分布計測には高い線量への感度および数マイクロメートルの空間分解能の両者を有する計測技術が必要とされる。我々はSmによるラジオフォトルミネッセンス（RPL）を用いた高精度なマイクロビームの計測手法を開発した。SmによるRPLとは、放射線照射に誘起される蛍光体中で生じるSmイオンの価数変化を指す。本研究では酸化物、塩化物、フッ化物および臭化物による10種類を超える異なった材料においてSmによるRPLを検証し、新規材料の可能性について考察した。なかでも、NaCl中においては顕著なRPLが確認され、マイクロビーム放射線治療で用いられる5-1000 Gyの線量域において線形な応答が確認された。また、RPLとして発現したSm2+は5d-4f遷移によるものであり、蛍光寿命が短くレーザー走査読み取りの高速化が期待できる。また、生体等価性が高く生体吸収線量を計測する上で理想的な材料と言える。一方で、本研究で得られた単結晶材料は亀裂を多く含み光透過性が低い為、高い空間分解能で読み取る事が困難である。従って、今後の実用化に繋げるためには、品質の高い材料合成手法の検討が必要になると考えられる。

現在までの達成度 (段落)

28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

28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] サスカチュワン大学(カナダ)
  • 国名: カナダ
  • 外国機関名: サスカチュワン大学
• [国際共同研究] ヴィクトリア大学ウェリントン校(ニュージーランド)
  • 国名: ニュージーランド
  • 外国機関名: ヴィクトリア大学ウェリントン校
• [雑誌論文] Characterizations of LiCaAlF6:Eu2+ ceramics as neutron scintillator: Primitive experimental studies and future prospective (2017)
  • 著者名/発表者名: Go Okada, Kentaro Fukuda, Noriaki Kawaguchi, Takayuki Yanagida
  • 雑誌名: Radiation Measurements 巻: 印刷中 ページ: 印刷中
  • DOI: 10.1016/j.radmeas.2017.03.045
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Radio-photoluminescence observed in non-doped Mg2SiO4 single crystal (2017)
  • 著者名/発表者名: Go Okada, Takahiro Kojima, Jisaburo Ushizawa, Noriaki Kawaguchi, Takayuki Yanagida
  • 雑誌名: Current Applied Physics 巻: 17 ページ: 422-426
  • DOI: 10.1016/j.cap.2017.01.004
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Radiophotoluminescence in Sm-doped BaF2-Al2O3-B2O3 glass-ceramics (2017)
  • 著者名/発表者名: Go Okada, Kenji Shinozaki, Takayuki Komatsu, Safa Kasap, Takayuki Yanagida
  • 雑誌名: Radiation Measurements 巻: 印刷中 ページ: 印刷中
  • DOI: 10.1016/j.radmeas.2016.12.006
  • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Optically- and thermally-stimulated luminescences of Ce-doped SiO2 glasses prepared by spark plasma sintering (2016)
  • 著者名/発表者名: Go Okada, Safa Kasap, Takayuki Yanagida
  • 雑誌名: Optical Materials 巻: 61 ページ: 15-20
  • DOI: 10.1016/j.optmat.2016.08.020
  • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] X-ray induced effects in Sm3+-doped ZnO-P2O5 glass for radiation measurements (2016)
  • 著者名/発表者名: Go Okada, Hirokazu Masai, Aya Torimoto, Safa Kasap, Takayuki Yanagida
  • 雑誌名: Journal of Ceramic Processing Research 巻: 17 ページ: 148-151
  • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Aluminum Nitride Ceramic as an Optically Stimulable Luminescence Dosimeter Plate (2016)
  • 著者名/発表者名: Go Okada, Kentaro Fukuda, Safa Kasap, Takayuki Yanagida
  • 雑誌名: Photonics 巻: 3 ページ: 23
  • DOI: 10.3390/photonics3020023
  • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Photochromism, TSL and OSL of AlN Ceramic Plate for UV Sensing (2016)
  • 著者名/発表者名: Go Okada, T.Kato, D.Nakakuchi, K.Fukuda and T.Yanagida
  • 雑誌名: Sensors and Materials 巻: 28 ページ: 897-904
  • DOI: 10.18494/SAM.2016.1250
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Sm-doped CsBr Crystal as a New Radio-photoluminescence (RPL) Material (2016)
  • 著者名/発表者名: Go Okada, Yutaka Fujimoto, Hironori Tanaka, Safa Kasap, Takayuki Yanagida
  • 雑誌名: Journal of Rare Earth 巻: 34 ページ: 769-773
  • DOI: 10.1016/S1002-0721(16)60092-3
  • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [学会発表] Development of X-ray Imging Plates with Sub-micrometer Resolution Based on Intervalence Change of Sm for Synchrotron Radiation Therapy (2017)
  • 著者名/発表者名: G. Okada, J. Ueda, S. Tanabe, A. Edgar, N. Kawaguchi, T. Yanagida, G. Belev, T. Wysokinski, D. Chapman, S. Kasap
  • 学会等名: 41st International conference and Exposition on Advanced Ceramics and Composites (ICACC)
  • 発表場所: Daytona Beach, USA
  • 年月日: 2017-01-22 – 2017-01-27
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] マイクロビーム放射線治療に用いる高線量・高空間分解能を有するX線計測技術の開発 (2017)
  • 著者名/発表者名: 岡田豪
  • 学会等名: 放射線検出器の研究シーズと医療現場ニーズに関するシンポジウム（第3弾）～微小空間の線量測定に関する最新技術～
  • 発表場所: 首都大学東京（東京都荒川区）
  • 年月日: 2017-01-07
  • 招待講演
• [学会発表] シンクロトロン光を用いた放射線治療における高線量・高分解能を有する線量計測手法の開発 (2016)
  • 著者名/発表者名: 岡田豪
  • 学会等名: 若手研究者のための機能性材料シンポジウム2016
  • 発表場所: 山形大学（山形県山形市）
  • 年月日: 2016-12-08 – 2016-12-09
  • 招待講演
• [学会発表] Optical Properties and Radiation Induced Luminescence of Mg2SiO4 Single Crystal (2016)
  • 著者名/発表者名: G. Okada, T. Kojima, J. Ushizawa, N. Kawaguchi, T. Yanagida
  • 学会等名: 10th Asian Meeting on Electroceramics (AMEC-10)
  • 発表場所: Taipei, Taiwan
  • 年月日: 2016-12-05 – 2016-12-07
  • 国際学会
• [学会発表] Radio-photoluminescenec (RPL) in CsBr:Sm single crystal (2016)
  • 著者名/発表者名: G. Okada, Y. Fujimoto, H. Tanaka, S. Kasap, N. Kawaguchi, T. Yanagida
  • 学会等名: 12th International Workshop on Ionizing Radiation Measuring
  • 発表場所: Oarai, Japan
  • 年月日: 2016-12-03 – 2016-12-05
  • 国際学会
• [学会発表] Valence Change of Sm for Radiation Measurements and Current Understandings (2016)
  • 著者名/発表者名: 7)G. Okada, J. Ueda, Y. Fujimoto, H. Tanaka, K. Shinozaki, T. Nakanishi, T. Matsui, H. Masai, F. Chicilo, N. Kawaguchi, T. Yanagida, S. Tanabe, T. Komatsu, A. Edgar, S. Kasap
  • 学会等名: CerSJ-GOMD Joint Symposium on Glass Science and Technologies
  • 発表場所: Kyoto, Japan
  • 年月日: 2016-11-13 – 2016-11-15
  • 国際学会
• [学会発表] 蛍光体を用いた放射線計測とSmによるラジオフォトルミネッセンス (2016)
  • 著者名/発表者名: 岡田豪
  • 学会等名: 第17回光科学若手研究会
  • 発表場所: 関西学院大学（大阪府大阪市）
  • 年月日: 2016-11-12
  • 招待講演
• [学会発表] UV-Blue Emitting SiO2 Sintered Glass for Radiation Dosimetry (2016)
  • 著者名/発表者名: G. Okada, N. Kawaguchi, T. Yanagida
  • 学会等名: The Pacific Rim Meeting on Electrochemical and Solid-State Science 2016 (PRiME2016)
  • 発表場所: Hawaii, USA
  • 年月日: 2016-10-02 – 2016-10-07
  • 国際学会
• [学会発表] Characterizations of LiCaAlF6:Eu2+ (2016)
  • 著者名/発表者名: Go Okada, Kentaro Fukuda, Takayuki Yanagida
  • 学会等名: 18th International Conference on Solid State Dosimetry
  • 発表場所: Munich, Germany
  • 年月日: 2016-07-03 – 2016-07-08
  • 国際学会
• [学会発表] RPL in Sm-doped BaF2-Al2O3-B2O3 glass ceramics (2016)
  • 著者名/発表者名: Go Okada, Kenji Shinozaki, Takayuki Komatsu, Safa Kasap, Takayuki Yanagida
  • 学会等名: 18th International Conference on Solid State Dosimetry
  • 発表場所: Munich, Germany
  • 年月日: 2016-07-03 – 2016-07-08
  • 国際学会
• [学会発表] Observation of radio-photoluminescence (RPL) in KBr:Sm crystal (2016)
  • 著者名/発表者名: Go Okada, Yutaka Fujimoto, Hironori Tanaka, Safa Kasap, Takayuki Yanagida
  • 学会等名: 5th International Workshop on Advances on Materials for Radiation Detection and Medical Imaging
  • 発表場所: Montreal, Canada
  • 年月日: 2016-06-15 – 2016-06-17
  • 国際学会
• [学会発表] Aluminum Nitride Ceramic Plates for Two Dimensional Dosimetry (2016)
  • 著者名/発表者名: Go Okada, Safa Kasap, Takayuki Yanagida
  • 学会等名: 7th International Conference on Optical, Optoelectronic and Photonic Materials and Applications (ICOOPMA2016)
  • 発表場所: Montreal, Canada
  • 年月日: 2016-06-13 – 2016-06-17
  • 国際学会
• [備考]
  • URL: http://mswebs.naist.jp/LABs/yanagida/Okada/index-jp.html