歯の中に照射の痕跡として残された炭酸ラジカル測定による低線量計測法の開発

2021 年度 実施状況報告書

• 研究課題/領域番号: 21K04953
• 研究機関: 国立研究開発法人日本原子力研究開発機構
• 研究代表者: 岡 壽崇 国立研究開発法人日本原子力研究開発機構, 原子力科学研究部門 原子力科学研究所 原子力基礎工学研究センター, 研究副主幹 (70339745)
• 研究分担者: 高橋 温 東北大学, 大学病院, 准教授 (50333828) ; 篠田 壽 東北大学, 歯学研究科, 名誉教授 (80014025)
• 研究期間 (年度): 2021-04-01 – 2024-03-31
• キーワード: ESR / ESR線量計測 / エナメル質 / 低線量計測法

研究実績の概要

本研究では，歯の中に照射の痕跡として残された炭酸ラジカル測定によって低線量計測法を開発することを目的としている。本手法が確立すれば，ヒトの記憶に頼った被ばく線量評価や，動物の移動の履歴を考慮しない計算手法による被ばく線量評価ではなく，対象個体の正味の被ばく線量を実測できるようになる。
本年度は，①試料前処理法のうち，ESR測定妨害要因の除去に有用なアルカリ溶液でのエッチング回数についてと，②ESRスペクトル上に現れる，ESR妨害要因のシグナルの除去について検討した。
①については，特に野生動物においては，アルカリ処理を5時間行っただけでは妨害要因を除去できない場合が多く見られた。歯中に含まれる妨害要因の量にも個体差があるためと考えられる。妨害要因が取り除けなかった歯については，2回，3回と前処理を繰り返すことで，妨害要因を減少できることが分かった。
②については，①の試料前処理では除去しきれない，妨害要因の可能性が考えられ，試料をよく観察したところ，歯に付着していたと予想される黒色の粉末が発見できた。これをピンセットで手動で取り除くことで，ESRスペクトル上に現れる妨害要因のシグナルを除去することができた。

現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

本年度は，ESR測定妨害要因の除去に有用なアルカリ溶液でのエッチング回数について検討を行った結果，2回，3回と前処理を繰り返すことで，妨害要因を減少できることが判明し，アルカリ処理を繰り返すことで，測定妨害要因を除去できるようになったことは，線量評価を実施できる個体数を増やすことに繋げることができたため，「おおむね順調に進展している。」と判断する。

今後の研究の推進方策

試料前処理法および妨害シグナルの除去を適用しても，ESRスペクトル形状が改善しない個体が少ないながらもいくつか確認された。アルカリ溶液処理の時間の最適化や，妨害シグナルをフィッティング前にあらかじめ数学的に取り除く，あるいはフィッティングのアルゴリズムを改善するなどして，線量評価を行えるようにする。

次年度使用額が生じた理由

本年度は，新型コロナウイルス感染症の感染拡大の影響により，予定通りに出張や国際・国内会議への参加を実施することができず，計画を変更して研究室で実施できる化学操作や測定に注力したこと及び購入を予定していた実験用消耗品についても他の研究で購入したものが流用できたことにより，予定よりも支出額が少なくなったため，次年度使用額が生じることとなった。
次年度使用額は，次年度分研究費と合わせて，次年度に予定しているESR装置のシステム改修やガンマ線照射施設使用料，国内会議への参加費及び旅費等に使用する。

研究成果

• [雑誌論文] Dense radical formation in L-alanine-3,3,3-d3 and L-alanine-d4 by 1.5 keV soft X-ray irradiation (2022)
  • 著者名/発表者名: Nakagawa Seiko, Oka Toshitaka, Fujii Kentaro, Yokoya Akinari
  • 雑誌名: Radiation Physics and Chemistry 巻: 192 ページ: 109884-109884
  • DOI: 10.1016/j.radphyschem.2021.109884
  • 査読あり
• [雑誌論文] Rapid analysis of 90Sr in cattle bone and tooth samples by inductively coupled plasma mass spectrometry (2021)
  • 著者名/発表者名: Kazuma Koarai, Makoto Matsueda, Jo Aoki, Kayo Yanagisawa, Motoki Terashima, Kenso Fujiwara, Yasushi Kino, Toshitaka Oka, Atsushi Takahashi, Toshihiko Suzuki, Yoshinaka Shimizu, Mirei Chiba, Ken Osaka, Keiichi Sasaki, Tsutomu Sekine, Manabu Fukumoto, Hisashi Shinoda, Akihiro Kitamura, Hironobu Abe
  • 雑誌名: Journal of Analytical Atomic Spectrometry 巻: 36 ページ: 1678-1682
  • DOI: 10.1039/d1ja00086a
  • 査読あり
• [雑誌論文] Radioactivity and radionuclides in deciduous teeth formed before the Fukushima-Daiichi Nuclear Power Plant accident (2021)
  • 著者名/発表者名: Atsushi Takahashi, Mirei Chiba, Akira Tanahara, Jun Aida, Yoshinaka Shimizu, Toshihiko Suzuki, Shinobu Murakami, Kazuma Koarai, Takumi Ono, Toshitaka Oka, Joji Ikeyama, Osamu Kaneko, Makoto Unno, Kimiharu Hirose, Takashi Ohno, Yasushi Kino, Tsutomu Sekine, Ken Osaka, Keiichi Sasaki, Hisashi Shinoda
  • 雑誌名: Scientific Reports 巻: 11 ページ: 10335-1-11
  • DOI: 10.1038/s41598-021-89910-0
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] 野生動物の歯を用いた低線量被ばく推定法の開発 (2021)
  • 著者名/発表者名: 光安優典，岡壽崇，高橋温，小荒井一真，木野康志，奥津賢一，関根勉，山下琢磨，清水良央，千葉美麗，鈴木敏彦，小坂健，佐々木啓一，漆原佑介，鈴木正敏，福本学，篠田壽
  • 雑誌名: Proceedings of the 22nd Workshop on Environmental Radioactivity 巻: 2021-2 ページ: 91-96
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Effect of Fracture on ESR Intensity Using a Low-Velocity Rotary Shear Apparatus (2021)
  • 著者名/発表者名: Tanaka Kiriha, Muto Jun, Yabe Yasuo, Oka Toshitaka, Nagahama Hiroyuki
  • 雑誌名: Geochronometria 巻: 48 ページ: 205-214
  • DOI: 10.2478/geochr-2020-0035
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Design for detecting recycling muon after muon-catalyzed fusion reaction in solid hydrogen isotope target (2021)
  • 著者名/発表者名: Kenichi Okutsu, Takuma Yamashita, Yasushi Kino, Ryota Nakashima, Konan Miyashita, Kazuhiro Yasuda, Shinji Okada, Motoyasu Sato, Toshitaka Oka, et al.
  • 雑誌名: Fusion Engineering and Design 巻: 170 ページ: 112712-112712
  • DOI: 10.1016/j.fusengdes.2021.112712
  • 査読あり
• [雑誌論文] Time evolution calculation of muon catalysed fusion: Emission of recycling muons from a two-layer hydrogen film (2021)
  • 著者名/発表者名: Takuma Yamashita, Kenichi Okutsu, Yasushi Kino, Ryota Nakashima, Konan Miyashita, Kazuhiro Yasuda, Shinji Okada, Motoyasu Sato, Toshitaka Oka, et al.
  • 雑誌名: Fusion Engineering and Design 巻: 169 ページ: 112580～112580
  • DOI: 10.1016/j.fusengdes.2021.112580
  • 査読あり
• [学会発表] Usage of enamel as a dosimeter below 200 mGy (2022)
  • 著者名/発表者名: Toshitaka Oka, Atsushi Takahashi, Hisashi Shinoda
  • 学会等名: EPRBioDose 2022
  • 国際学会
• [学会発表] External exposure dose estimation of wild Japanese macaques captured in Fukushima Prefecture: Decomposition of electron spin resonance spectrum (2022)
  • 著者名/発表者名: Mitsuyasu Yusuke, Toshitaka Oka, Atsushi Takahashi, Yasushi Kino, Kenichi Okutsu, Tsutomu Sekine, Takuma Yamashita, Yoshinaka Shimizu, Mirei Chiba, Toshihiko Suzuki, Ken Osaka, Keiichi Sasaki, Yusuke Urushihara, Masatoshi Suzuki, Manabu Fukumomo, Hisashi Shinoda
  • 学会等名: EPRBioDose 2022
  • 国際学会
• [学会発表] Interlaboratory comparison of EPR tooth enamel dosimetry with investigations of the dose responses of the standard samples (2022)
  • 著者名/発表者名: Shin Toyoda, Kazuhiko Inoue, Ichiro Yamaguchi, Masaharu Hoshi, Seiko Hirota, Toshitaka Oka, Tatsuya Shimazaki, N. Mizuno, Atsushi Tani, Hiroshi Yasuda, C. Gonzales, Kenichi Okutsu, Atsushi Takahashi, Nao Tanaka, Azumi Todaka
  • 学会等名: EPRBioDose 2022
  • 国際学会
• [学会発表] 野生ニホンザル体内の放射性セシウム濃度および被ばく線量評価と体内酸化ストレス状態の関係 (2022)
  • 著者名/発表者名: 石川諒椰，鈴木正敏，木野康志，遠藤暁，中島裕夫，岡壽崇，高橋温，清水良央，篠田壽，山下琢磨，奥津賢一，福本学，千田浩一
  • 学会等名: 第23回環境放射能研究会
• [学会発表] 放射線に誘起されるESRスペクトルの高精度な解析方法の検討 (2022)
  • 著者名/発表者名: 光安優典，岡壽崇，高橋温，木野康志，奥津賢一，関根勉，山下琢磨，清水良央，千葉美麗，鈴木敏彦，小坂健，佐々木啓一，鈴木正敏，福本学，篠田壽
  • 学会等名: 第23回環境放射能研究会
• [学会発表] ESR線量計測法による外部被ばく線量評価の取り組み (2021)
  • 著者名/発表者名: 岡壽崇，高橋温，光安優典，小荒井一真，木野康志，奥津賢一，山下琢磨，関根勉，清水良央，千葉美麗，鈴木敏彦，小坂健，佐々木啓一，藤嶋洋平，V. S. T. Goh，漆原佑介，有吉健太郎，中田章史，山城秀昭，鈴木正敏，福本学，三浦富智，篠田壽
  • 学会等名: 第64回放射線化学討論会
• [学会発表] 福島県の放射線汚染地域に生息するニホンザルにおける染色体転座解析 (2021)
  • 著者名/発表者名: 藤嶋洋平，鈴木正敏，V. S. T. Goh，有吉健太郎，葛西宏介，中田章史，木野康志，岡壽崇，篠田壽，清水良央，高橋温，鈴木敏彦，吉田光明，三浦富智
  • 学会等名: 日本放射線影響学会第64回大会
• [学会発表] 低線量被ばくをした野生動物の歯を用いた被ばく線量推定 (2021)
  • 著者名/発表者名: 光安優典，岡壽崇，高橋温，小荒井一真，木野康志，奥津賢一，関根勉，山下琢磨，清水良央，千葉美麗，鈴木敏彦，小坂健，佐々木啓一，漆原佑介，鈴木正敏，福本学，篠田壽
  • 学会等名: 第58回アイソトープ・放射線研究発表会