| 研究課題/領域番号 |
15K12553
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| 研究機関 | 東北大学 |
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研究代表者 |
菊池 洋平 東北大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (50359535)
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| 研究分担者 |
渡部 浩司 東北大学, 学内共同利用施設等, 教授 (40280820)
金 聖潤 東北大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (50574357)
藤代 史 高知大学, 自然科学系, 助教 (90546269)
菅井 裕之 群馬大学, その他部局等, 研究員 (90707001) [辞退]
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| 研究期間 (年度) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| キーワード | がん放射線治療 |
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| 研究実績の概要 |
放射線治療用新型ビームモニターのビーム吸収特性の調査として、候補材料である有機薄膜への治療ビームの照射を仮定したシミュレーションを行った。ビームモニターは治療ビームへの透明性を担保することが求められる。今回の評価ではビームモニターを形成する多層膜の中で最も吸収に寄与する構造材部分に関して評価を行った。X線治療を想定したエネルギーがMeV領域のビームに対する高分子材膜の吸収は十分に小さいことが分かった。一方で、ビームモニター内の相互作用が生じた際には発生した高速電子のビーム進行方向への透過が確認された。これはビームモニターを患者に密着させて使用する際に誘起された電子線によって体表のビルドアップ効果を増大させる影響を考慮しなければならない可能性を示唆している。また、電子対生成の発生断面積が大きいエネルギー領域であるため陽電子についての同様の効果を考慮する必要がある。
本研究ではビームモニターをインクジェット技術によって作製するが、検出素子の正確な描画には材料インクの特性に合わせた吐出条件の設定が重要である。これに関して、保有するインクジェット装置による候補材料の吐出試験を行い、印加負圧・ピエゾ素子制御パルスなどについてのパラメータの探索を行った。パラメータを調整することによって面状パターンを形成することに成功した。面には多少の凹凸が確認されたが、吐出時のインク温度を最適化することによってより平坦化できると推測する。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
3: やや遅れている
理由
年度実施の研究項目のうち、複数年度を通じて実施する予定としている新型ビームモニター材料の探索やモニターの試作は順当に進捗している。候補材料についての情報は蓄積しており試作に関する準備は整いつつあり、平成28年度に予定される材料・プロセス等の決定に関しては、計画通り達成できる見込みである。
一方で、治療ビームのシミュレーションに関してはビームモニター・活性部（検出部）の付与線量評価についての精度を向上させて行う必要性がある。実デバイスにおける活性部の厚さが数百ナノメートル程度である。現在の放射線ビームに対するモンテカルロシミュレーションにとってこれは微小な領域であり、正確な線量評価にはマイクロドジメトリの考え方を導入する必要が生じたためである。
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| 今後の研究の推進方策 |
平成28年度において、新型ビームモニターの検出器素子の決定を行い、さらに検出素子の多素子化を試みる予定である。また、検出素子の信号を処理する次段の信号処理回路用能動素子の材料・仕様選定を行う。また、線量イメージング手法の提案をまとめ、これを改良する。これらは当初の研究計画に沿ったものであり、立案された流れに従って実施を目指すものである。
また、マイクロドジメトリ機能をシミュレーション体系に導入することにより、線量評価の精度の向上を試みることを想定している。これによってビームモニター出力－線量間の相関、ビームモニターの耐放射線量についての見積など、付与線量に関連する性能の正確な評価が可能となると考える。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
次年度使用額が生じた理由は第一に物品費において元来保有する部材・試薬などを使用したことによって想定よりも使用額が少なかったためである。第二には研究の方向性を確認するなどの目的での学外研究者との研究打合を遠隔で行うことによって、旅費の使用額が抑えられたためである。また、人件費・謝金の使用額分の支出額も理由となっている。これは研究作業の効率化が一因となっている。一方でその額は全体予算に対する割合として大きくはなく、資金使用がほぼ計画通りであることを示している。
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| 次年度使用額の使用計画 |
ビームモニター装置の材料探索および試作は平成28年度も引き続き実施する予定であるため、物品費分に関しては当初通り部材購入に充てる。また、OPVデバイスの専門家との学術的な交流を予定しており、旅費に関してはこの訪問先の専門家との議論も実施するために使用し、効率的な使用を目指す。
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