レーザーコンプトン散乱Ｘ線による可視不能生体材料のリアルタイム可視化装置の開発

2015 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 25286094
• 研究機関: 国立研究開発法人産業技術総合研究所
• 研究代表者: 豊川 弘之 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 分析計測標準研究部門, 研究グループ長 (80357582)
• 研究分担者: 三浦 永祐 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 分析計測標準研究部門, 上級主任研究員 (10358070) ; 田中 真人 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 分析計測標準研究部門, 主任研究員 (30386643) ; 鶴嶋 英夫 筑波大学, 医学医療系, 准教授 (50315470) ; 平 義隆 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 分析計測標準研究部門, 研究員 (60635803) ; 黒田 隆之助 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 分析計測標準研究部門, 主任研究員 (70350428) ; 山田 家和勝 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 分析計測標準研究部門, 客員研究員 (70358258)
• 研究期間 (年度): 2013-04-01 – 2016-03-31
• キーワード: レーザー / 電子加速器 / X線 / ステント / 可視化

研究実績の概要

本研究は、小型電子リニアックと高出力レーザーとを駆使したレーザーコンプトン散乱X線発生技術の高度化によって、可視不能ステントのような体内に注入した超微細構造材料をリアルタイムに可視化する技術を開発することを目的としている。本年度はエネルギー数10 MeVの電子ビームと800nmチタンサファイアレーザー光子によるレーザーコンプトン散乱によって約30 keVの準単色X線を発生し、これを用いて模擬血管内部に封入した塞栓コイルの可視化実験を行った。
具体的には35 MeVの電子ビームを用いて約28 keVのX線を生成した。光源から約1.8 m地点にステント及び塞栓材であるコイルを、約4.0 mの地点に検出器（イメージングプレート）を設置し、拡大系（2倍程度）によるイメージングを行った結果コイルの可視化に成功した。また可視化実験での画像の比較のため、臨床で使用されている複数のコイルを収集した。
今年度は衝突用レーザーの波長を短波長化することを試み、２倍波の発生に成功した。これによって80 keVのX線生成の目途が立った。衝突用レーザーシステムの小型化を目指してErファイバーレーザーシステムの試作を行った。同レーザーの繰り返し周波数調整が可能であることが確認できたことから、Erファイバーレーザーを電子加速周波数に同期させることが可能であることが分かった。電子加速器の冷却水システムの制御回路を更新し、冷却水流量を安定化させたことで、安定したX線発生が可能となった。以上により概ね当初研究目的を達成した。

現在までの達成度 (段落)

27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

27年度が最終年度であるため、記入しない。

次年度使用額が生じた理由

27年度が最終年度であるため、記入しない。

次年度使用額の使用計画

27年度が最終年度であるため、記入しない。

研究成果

• [雑誌論文] 産総研Sバンド小型リニアックとその応用 (2015)
  • 著者名/発表者名: 平 義隆、黒田 隆之助
  • 雑誌名: 放射線化学 巻: 99 ページ: 23-32
  • 査読あり
• [雑誌論文] 電子加速器を利用した研究の産業技術への橋渡し (2015)
  • 著者名/発表者名: 豊川弘之
  • 雑誌名: Synthesiology 巻: 8-2 ページ: 89-96
  • 査読あり
• [雑誌論文] Quantitative assessment of head motion toward functional magnetic resonance imaging during stepping (2015)
  • 著者名/発表者名: Saotome K, Matsushita A, Nakai K, Kadone H, Tsurushima H, Sankai Y, Matsumura A
  • 雑誌名: Magn. Reson. Med. Sci. 巻: 6 ページ: 1-8
  • DOI: http://doi.org/10.2463/mrms.mp.2015-0015
  • 査読あり
• [学会発表] 産総研電子加速器施設の現状 (2016)
  • 著者名/発表者名: 豊川 弘之、池浦 広美、大島 永康、大平 俊行、小川 博嗣、ORourke Eugene Brian、柏谷 裕美、加藤 英俊、黒田 隆之助、小林 慶規、鈴木 良一、清 紀弘、平 義隆、田中 真人、藤原 健、三浦 永祐、安本 正人
  • 学会等名: 第29回日本放射光学会年回
  • 発表場所: 東京大学柏の葉キャンパス、千葉県柏市
  • 年月日: 2016-01-10 – 2016-01-10
• [学会発表] 加速器の実用フォトカソードに関する研究 (2015)
  • 著者名/発表者名: 黒田 隆之助
  • 学会等名: ナノプロセス研究会
  • 発表場所: 淡路島ウェスティン、兵庫県淡路市
  • 年月日: 2015-12-21 – 2015-12-21