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

2022 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) ; 山下 琢磨 東北大学, 高度教養教育・学生支援機構, 助教 (40844965)
• 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。
野生動物の歯のESRスペクトルには，解析を妨害するシグナルが現れることがあり，従来使用していた解析ツールでは，ESRスペクトルから炭酸ラジカル由来の成分を抽出することができない場合があった。さらに，最新のOSでは動作しないという問題もあった。そこで，①市販のツールを利用して，測定したESRスペクトルから炭酸ラジカルの成分を抽出する汎用的な方法の開発に取り組んだ。
また，②低線量を評価可能な線量計の開発を目指し，線量計の候補材料を検討した。歯のエナメル質（ハイドロキシアパタイト）は，高感度な線量計になり得るが，ヒトや動物の歯は個体差が大きく，線量計にした際に均質な性能が得られない可能性がある。そこで，市販の合成アパタイトに対してコバルト60ガンマ線を照射し，照射によって生成するラジカルと吸収線量の関係を調べたところ，歯のエナメル質同様，ラジカル量と吸収線量にはきれいな比例関係があることがわかり，合成アパタイトが線量計の候補材料になることがわかった。

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

本年度は市販のツールを利用した汎用的な開発法を開発し，従来の解析方法との比較を行ったところ，従来の方法よりも解析結果のばらつきが小さくなり，精度のよいデータが得られた。また，線量計の候補材料の1つとして，合成アパタイトを選定できた。これらのことから，「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

新しく開発した解析方法の妥当性を検討し，国内外の研究者に使用してもらって汎用化を進めたい。線量計の候補材料をさらに検討するとともに，候補材料の線量率依存性やラジカルの安定性など，線量計の性能を評価する。

次年度使用額が生じた理由

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。また，次年度使用額は，国際会議および国内会議への参加費・旅費等に使用する。

研究成果

• [雑誌論文] Positrons and positronium in macromolecules: Consequences of different charge states (2023)
  • 著者名/発表者名: Yoshinori Kobayashi, Kiminori Sato, Masato Yamawaki, Koj Michishio, Toshitaka Oka, Masakazu Washio
  • 雑誌名: Radiation Physics and Chemistry 巻: 202 ページ: 110590～110590
  • DOI: 10.1016/j.radphyschem.2022.110590
  • 査読あり
• [雑誌論文] Estimation of surface charge densities supporting seismo-electromagnetic phenomena through the surface charging mechanism (2022)
  • 著者名/発表者名: Kiriha Tanaka, Hiroyuki Nagahama, Jun Muto, Toshitaka Oka, Yasuo Yabe
  • 雑誌名: Physics and Chemistry of the Earth, Parts A/B/C 巻: 126 ページ: 103137～103137
  • DOI: 10.1016/j.pce.2022.103137
  • 査読あり
• [雑誌論文] Detection limit of electron spin resonance for Japanese deciduous tooth enamel and density separation method for enamel?dentine separation (2022)
  • 著者名/発表者名: Toshitaka Oka, Atsushi Takahashi, Kazuma Koarai, Yasushi Kino, Tsutomu Sekine, Yoshinaka Shimizu, Mirei Chiba, Toshihiko Suzuki, Ken Osaka, Keiichi Sasaki, Hisashi Shinoda,
  • 雑誌名: Journal of Radiation Research 巻: 63 ページ: 609～614
  • DOI: 10.1093/jrr/rrac033
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] 歯のESR測定スペクトルにおける放射線誘起成分の解析精度の検討 (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
  • 雑誌名: Proceedings of the 23rd Workshop on Environmental Radioactivity 巻: 2022-2 ページ: 120～125
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] 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
  • 雑誌名: Proceedings of the 23rd Workshop on Environmental Radioactivity 巻: 2022-2 ページ: 61～66
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Role of resonance states of muonic molecule in muon catalyzed fusion (2022)
  • 著者名/発表者名: Kenichi Okutsu, Takuma Yamashita, Yasushi Kino, Konan Miyashita, Kazuhiro Yasuda, Toshitaka Oka, Motoyasu Sato
  • 雑誌名: JJAP Conference Proceedings 巻: 9 ページ: 011003-1～7
  • DOI: 10.56646/jjapcp.9.0_011003
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Energy dissipation of para-positronium in polymers and silica glass (2022)
  • 著者名/発表者名: Yoshinori Kobayashi, Kiminori Sato, Masato Yamawaki, Koj Michishio, Toshitaka Oka, Masakazu Washio
  • 雑誌名: Applied Physics Express 巻: 15 ページ: 076001～076001
  • DOI: 10.35848/1882-0786/ac7c54
  • 査読あり
• [学会発表] ESR法を用いた外部被ばく線量評価 (2023)
  • 著者名/発表者名: 岡 壽崇
  • 学会等名: 福島第一原発事故の生物影響に関わる東北大学の取り組み 環 境歯学研究センター10年の歩み
• [学会発表] Structural change of the functionalized fluorinated polymer (2022)
  • 著者名/発表者名: Toshitaka Oka, Akihiro Oshima, Masakazu Washio
  • 学会等名: The 14th International symposium on Ionizing Radiation and Polymers (IRaP2022)
  • 国際学会
• [学会発表] Atomic-oxygen-induced Microstructures Formed on Polymer Films (2022)
  • 著者名/発表者名: Aki Goto, Takashi Tanji, Masahito Tagawa, Koji Michishio, Toshitaka Oka, Shinichi Yamashita
  • 学会等名: The 14th International symposium on Ionizing Radiation and Polymers (IRaP2022)
  • 国際学会
• [学会発表] Dosimetry of wild animals under chronic low-dose-rate exposure using their teeth (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, Masatoshi Suzuki, Manabu Fukumomo, Hisashi Shinoda
  • 学会等名: 2022 Tohoku University Chemistry Summer School
  • 国際学会
• [学会発表] Effect of Seismic Fault Slip on a Charge Trapping Center in Quartz (2022)
  • 著者名/発表者名: Kiriha Tanaka, Jun Muto, Miki Takahashi, Eranga G. Jayawickrama, Osamu Sasaki, Toshitaka Oka, Hi- royuki Nagahama
  • 学会等名: International Joint Graduate Program in Earth and Environmental Sciences (GP-EES)
  • 国際学会
• [学会発表] Dosimetry of external exposure dose for wild Japanese macaques lived in Fukushima using tooth enamel (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, Masatoshi Suzuki, Manabu Fukumomo, Hisashi Shinoda
  • 学会等名: Radiation Research Society's 68th Annual Meeting
  • 国際学会
• [学会発表] 福島第一原子力発電所事故後の旧警戒区域における放射線被ばくが野 生ニホンザルの肝臓と膀胱の酸化ストレス状態に及ぼす影響 (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，鈴木 敏彦，篠田 壽，山下 琢磨，奥津 賢一，福本 学，千田 浩一，
  • 学会等名: 日本放射線影響学会第65回大会
• [学会発表] 原子状酸素照射で高分子に生じる微細構造: 高分子の高次構造の影響 (2022)
  • 著者名/発表者名: 後藤 亜希，丹司 尊，田川 雅人，満汐 孝治，岡 壽崇，山下 真一
  • 学会等名: 第65回放射線化学討論会
• [学会発表] ウラン微粒子の水中での酸化挙動 (2022)
  • 著者名/発表者名: 岡 壽崇，北辻 章浩
  • 学会等名: 第65回放射線化学討論会
• [学会発表] 様々な深さ での断層の地震性すべりが石英の E1’ 中心に及ぼす影響 (2022)
  • 著者名/発表者名: 田中 桐葉，武藤 潤，高橋 美紀，ジャワウィックラマ エランガ，佐々木 理，岡 壽崇，長濱 裕幸
  • 学会等名: 日本地球惑星科学連合2022年大会