蛍光飛跡検出素子を用いた中性子・荷電粒子・γ線対応型高機能個人線量計の開発

2014 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 24360396
• 研究機関: 神戸大学
• 研究代表者: 小田 啓二 神戸大学, 海事科学研究科(研究院), 教授 (40169305)
• 研究分担者: 小平 聡 独立行政法人放射線医学総合研究所, その他部局等, 研究員 (00434324) ; 安田 仲宏 福井大学, 学内共同利用施設等, 教授 (30392244) ; 山内 知也 神戸大学, 海事科学研究科(研究院), 教授 (40211619)
• 研究期間 (年度): 2012-04-01 – 2016-03-31
• キーワード: 個人線量計 / 蛍光飛跡検出器 / 中性子レスポンス

研究実績の概要

前年度までの懸案であった独自の画像取得手法の開発を中心に行った。まず、一体化した蛍光受光部と改造した光学フィルタ脱着機構をシステムに組み込んで、想定通りの蛍光画像を読み出せることを確認した。次の重要な課題である「走査機能の高速度化」について、２軸のガルバノを導入し、レーザ走査蛍光イメージャへの組み込みとシステムの調整を図った。これにより、計画当初の目標としていた画像取得がほぼ達成できたと思われる。
中性子測定については増感用ラジエータの設計がポイントとなるが、理論的評価手法（計算式及び計算手順）は今年度完成させた。この計算にインプットする「しきい値条件」の検討を行い、文献値及び上記実験値から総合的に判断し、投影飛程0.5マイクロメートルと評価して、1～100MeVの中性子エネルギーに対して線量計感度を計算した。
また、比較実験として、高分子系エッチング型飛跡検出器の応答特性と潜在飛跡構造との関係について実験的分析を進めた。検出閾値の高い検出器としてポリイミド樹脂を用いて、レーザ駆動粒子線加速実験でのほぼフルストリップの鉄イオンの弁別計測に成功した。
さらに、本研究を進める途中で、重イオンヒット位置とDNA二重鎖切断位置を可視化することで物理付与線量と生物応答を一対一対応させる研究への発展の可能性を見出した。

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

昨年度遅れ気味であった飛跡画像取得について、レーザ走査蛍光イメージャへの組み込みとシステムの調整が完成し、ほぼ当初予定の性能を達成できた。また、中性子線量計への応用については、ほぼ完成の段階に近づいている。

今後の研究の推進方策

飛跡画像取得装置についてはほぼシステムとして出来上がっているので、走査機能の最終確認と一部補正作業を行うとともに、重イオン照射実験を行う。
中性子線量計については、適用する中性子エネルギー範囲を複数想定し、各々に対する最適ラジエータの設計を完成させる。
比較研究として継続している潜在飛跡形成機構については、種々の高分子系飛跡検出器に対して応答特性と飛跡構造との関係をイオン種ごとに系統的に分析し、感度や閾値を決定づけている分子配列を明確にすることを最終目的として設定する。
また、今年度本研究の派生的なテーマへの発展性が示唆された生物照射実験について、その有効性の検証まで進める予定である。

次年度使用額が生じた理由

光学系の改造が予定を遅らせてしまったため、改造作業の一部がずれ込むことになったことが大きな原因である。また、予定していた海外出張が取り止めになったことと、平成27年度4月開催の国際会議の関連費用が平成26年度予算では捻出できないことが判ったことも残額が生じた原因である。

次年度使用額の使用計画

4月開催の国際会議への参加費用は既に申請した。また、飛跡画像取得システムの最終動作チェックの結果をみながら、調整が必要であれば早急に、また不要の場合には、不足気味の他の消耗品等の購入に充てる予定である。

研究成果

• [雑誌論文] Acceleration of highly charged GeV Fe ions from a low-Z substrate by intense femtosecond laser (2015)
  • 著者名/発表者名: M.Nishiuchi, H.Sakaki,T.Zh.Esirkepov, K.Nishio, T.A.Pikuz, A.Ya.Faenov, I. Yu.Skobelev, R.Orlandi, H.Sako, A.S.Pirozhkov, K. Matsukawa, A. Sagisaka, K. Ogura, M. Kanasaki, H. Kiriyama, Y. Fukuda, H. Koura, M. Kando, T. Yamauchi, Y. Watanabe, S. V. Bulanov, K. Kondo, K. Imai, S. Nagamiya
  • 雑誌名: Physics of Plasmas 巻: 22 ページ: 033107 (1-8)
  • DOI: http://dx.doi.org/10.1063/1.4913434
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Co-visualization of DNA damage and ion traversals in live mammalian cells using fluorescent nuclear track detectors (2015)
  • 著者名/発表者名: S. Kodaira, T. Konishi, A. Kobayashi, T. Maeda , T.A.F.T. Ahmad, G. Yang, M.S. Akselrod, Y. Furusawa, Y. Uchihori
  • 雑誌名: Journal of Radiation Research 巻: 56 ページ: 360-365
  • DOI: doi: 10.1093/jrr/rru091
  • 査読あり
• [雑誌論文] Discrimination of Cs-137 and Sr-90 (Y-90) Using Imaging Plate (2014)
  • 著者名/発表者名: Takahiro NAKAYAMA, Kai OHASHI, Tomoya YAMAUCHI, and Keiji ODA*
  • 雑誌名: Proc. 4th Asia and Oceanic Conference on Radiation Protection 巻: なし ページ: PP3-5, 1-4
  • 謝辞記載あり
• [学会発表] PADC 検出器中重イオントラック内に形成されるヒドロキシル基の役割 (2015)
  • 著者名/発表者名: 楠本多聞、森豊、金崎真聡、小田啓二、小平聡、北村尚、山内知也
  • 学会等名: 第62回応用物理学会春季学術講演会
  • 発表場所: 東海大学、平塚市
  • 年月日: 2015-03-11 – 2015-03-14
• [学会発表] Xe イオン(290 MeV/n), Kr イオン(400 MeV/n)を照射したポリイミドの損傷構造 (2015)
  • 著者名/発表者名: 池永龍之介、松川兼也、小田啓二、小西輝明、小平聡、北村尚、山内知也
  • 学会等名: 第62回応用物理学会春季学術講演会
  • 発表場所: 東海大学、平塚市
  • 年月日: 2015-03-11 – 2015-03-14
• [学会発表] 高閾値値飛跡検出器としてのポリイミド樹脂の研究 (2015)
  • 著者名/発表者名: 安田修一郎、松川兼也、小田啓二、小平聡、小西輝明、北村尚、蔵岡孝治、山内知也
  • 学会等名: 第62回応用物理学会春季学術講演会
  • 発表場所: 東海大学、平塚市
  • 年月日: 2015-03-11 – 2015-03-14
• [学会発表] ：重イオン成分を含む混成場への固体飛跡検出器群の適用 (2015)
  • 著者名/発表者名: 山内知也、ムハンマドエリワ、楠本多聞、田尾陽、池永龍之介、安田修一郎、小田啓二、小平聡、北村尚、西内満美子、榊泰直、金崎真聡、福田祐仁、近藤公伯
  • 学会等名: 第62回応用物理学会春季学術講演会
  • 発表場所: 東海大学、平塚市
  • 年月日: 2015-03-11 – 2015-03-14
• [学会発表] 銀活性リン酸塩ガラスの飛跡検出器への応用 (2015)
  • 著者名/発表者名: 小平聡, 宮本由香, 小口靖弘, 四之宮創, 花岡慶祐, 長谷部信行, 川嶋元, 蔵野美恵子, 北村尚, 内堀幸夫, 小倉紘一
  • 学会等名: 第62回応用物理学会春季学術講演会
  • 発表場所: 東海大学、平塚市
  • 年月日: 2015-03-11 – 2015-03-14
• [学会発表] Generalization of radiator design techniques for personal neutron dosemeters (2015)
  • 著者名/発表者名: K. Oda
  • 学会等名: 10th International Worshop on Ionizing Radiation Monitoring
  • 発表場所: Hosoda Hall, Oarai
  • 年月日: 2015-02-28 – 2015-03-02
• [学会発表] イメージングプレートを用いたCs-137とSr-90の識別（Ⅱ） (2014)
  • 著者名/発表者名: 小田啓二、中山高宏、梅谷圭吾、谷川 誠、山内知也
  • 学会等名: 日本放射線安全管理学会第13回学術大会
  • 発表場所: 徳島大学、徳島市
  • 年月日: 2014-12-03 – 2014-12-05
• [学会発表] On the modified structure around the latent tracks in PADC films exposed to protons and heavy ions (2014)
  • 著者名/発表者名: T. Kusumoto, Y. Mori, M. Kanasaki, K. Oda, S. Kodaira, H. Kutamura, R. Barillon, T. Yamauchi
  • 学会等名: 26th International Conference on Nuclear Tracks in Solids
  • 発表場所: Integral Researcg Center of Kobe University、神戸市
  • 年月日: 2014-09-15 – 2014-09-19
• [学会発表] Feature of radiation damage formed along the nuclear tracks in bisphenol A polycarbonate films (2014)
  • 著者名/発表者名: R. Ikenaga, Y. Mori, T. Kusumoto, K. Oda, S. Kodaira, T. Konishi, H. Kitamura, T. Yamauchi
  • 学会等名: 26th International Conference on Nuclear Tracks in Solids
  • 発表場所: Integral Researcg Center of Kobe University、神戸市
  • 年月日: 2014-09-15 – 2014-09-19
• [学会発表] A study on polyimide films as an etched track detector with higher registration threshold (2014)
  • 著者名/発表者名: S. Yasuda, Y. Mori, K. Matsukawa, T. Kusumoto, K. Oda, S. Kodaira, T. Konishi, H. Kitamura, T. Yamauchi
  • 学会等名: 26th International Conference on Nuclear Tracks in Solids
  • 発表場所: Integral Researcg Center of Kobe University、神戸市
  • 年月日: 2014-09-15 – 2014-09-19
• [学会発表] Complementary approach for heavy ion dosimetry with Ag+-doped phosphate glasses (2014)
  • 著者名/発表者名: S. Kodaira, Y. Miyamoto, Y. Koguchi, D. Maki, H. Kawashima, H. Kitamura, M. Kurano, Y. Uchihori, H. Shinomiya, K. Hanaoka, N. Hasebe, K. Ogura
  • 学会等名: The 26th International Conference on Nuclear Tracks in Solids
  • 発表場所: Integral Researcg Center of Kobe University、神戸市
  • 年月日: 2014-09-15 – 2014-09-19
• [学会発表] Quantum yields for loss of carbonate ester bonds in polymeric nuclear track detectors under 222 nm UV radiations (2014)
  • 著者名/発表者名: T. Yamauchi, A. Sakamoto, T. Kusumoto, Y. Mori, M. Kanasaki, K. Oda
  • 学会等名: 26th International Conference on Nuclear Tracks in Solids
  • 発表場所: Integral Researcg Center of Kobe University、神戸市
  • 年月日: 2014-09-15 – 2014-09-19
• [学会発表] イメージングプレートを用いたCs-137とSr-90（Y-90）の識別 (2014)
  • 著者名/発表者名: 中山高宏、大橋 改、山内知也、小田啓二
  • 学会等名: 日本保健物理学会第47回研究発表会
  • 発表場所: 上斎原文化センター、岡山県鏡野町
  • 年月日: 2014-06-19 – 2014-06-20