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論文

THzビームの金属クラッド誘電樹脂ファイバを用いた伝送実証試験

石山 新太郎; 正宗 賢*; 出原 敏孝*

日本機械学会論文集(インターネット), 82(833), p.15-00449_1 - 15-00449_14, 2016/01

BNCT/THzハイブリッド装置による量子ビーム融合化先進治療を実現するため、THz波の体内伝送技術開発を目的にPEEKとPMMAの2種類の円形樹脂ファイバー($$phi$$3mm)を用いた金属テーパ導波管/ファイバー伝送系による0.1-0.2THz伝送実験をジャイロトロンを使用して行い、この伝送系の伝送特性評価から下記結論を得た。(1)0.1-0.2THz周波数帯域におけるPEEK及びPMMA樹脂ファイバーの伝送損失係数$$alpha$$は150-850(dB/m)の高い値を示すとともに顕著な周波数依存性を示した。(2)また、この損失係数は誘電率の高いファイバほど小さな値を示した。(3)伝送損失解析モデルにより得られた0.1-0.2THz周波数帯域での誘電率$$varepsilon$$は素材特性によらずほぼ一定値(=1.7)を示した。(4)これに対して、0.1-0.2THz周波数帯域での誘電正接tan$$delta$$は顕著な周波数依存性を示し、0.001-0.03まで大きく変化した。(5)上記(1)の損失係数の周波数依存性は主にtan$$delta$$の周波数依存性に起因していることが明らかとなった。(6)本伝送系により直径$$times$$長さが$$phi$$2.3-3mm$$times$$60mmまで樹脂ファイバーにより10%以上のパワーの伝送が可能である。

論文

Determination of the compound biological effectiveness (CBE) factors based on the ISHIYAMA-IMAHORI deterministic parsing model with the dynamic PET technique

石山 新太郎; 今堀 良夫*; 伊丹 純*; Koivunoro, H.*

Global Journal of Medical Research; F, 15(4), p.1 - 5, 2015/11

ボロン薬剤BPAを投与したがん患者PETデータからCBEファクターを求めるための決定論的石山-今堀モデル(I-Iモデル)を提案している。本論文では、実際のがん患者にBPAを投与後の動的PETデータからシグモイド関数近似を行い、I-Iモデル中のNth/Nmax値を一義的に求められることを示すことで様々な重篤度の患者33ケースで個別にCBEファクターを求めることを示した。

論文

Determination of the Compound Biological Effectiveness (CBE) factors based on the ISHIYAMA-IMAHORI deterministic parsing model with the dynamic PET technique

石山 新太郎; 今堀 良夫*; 伊丹 純*; Koivunoro, H.*

Journal of Cancer Therapy, 6(8), p.759 - 766, 2015/08

ダイナミックPET法により計測された脳腫瘍患者の腫瘍ならびに正常細胞中に静脈注射された10BPA薬剤の濃度からBNCT治療のためのCBEファクターの導出を石山-今堀モデルを用いて精度よく算出することができた。

論文

界面化学的分散制御高せん断解砕洗浄による放射能汚染土壌の微細・分散化

石山 新太郎

化学工学論文集, 41(2), p.95 - 99, 2015/02

 パーセンタイル:100(Engineering, Chemical)

570,000Bq/kgを越える村道脇土壌や原野土壌並びに校庭土壌の界面化学的分散制御高速せん断解砕洗浄法による解砕洗浄フィールド試験を福島県下で実施し、各土壌の解砕微細化のための最適化条件の検討を行い、その結果下記結論を得た。(1)解砕洗浄時のpH調整を等塩基点近傍の10-11で調整することにより各種土壌において高い微細分散化効果が得られる。(2)洗浄装置表面への汚染土壌粒子衝突並びに粒子/粒子間衝突による解砕微細化促進には、固形物濃度50%程度まで高濃度化する必要があるとともに、洗浄液の高粘性化に対応する高トルク型の解砕洗浄装置が必要とされる。(3)上記条件の下で村道脇土壌や原野土壌並びに校庭土壌の解砕洗浄を行った結果、土壌粒度10$$mu$$m以下に微細化された高濃度スラリー化を2時間内で生産することができた。

論文

Deterministic parsing model of the compound biological effectiveness (CBE) factor for intracellular $$^{10}$$boron distribution in boron neutron capture therapy

石山 新太郎

Journal of Cancer Therapy, 5(14), p.1388 - 1398, 2014/12

BNCT治療の際の中性子による放射線治療効果を表するCBE(Compound Biological Effectiveness)をさまざまな臓器ならびにがん細胞に関してあられたデータをもとに数理解析モデルにより理論的評価を行った結果、下記結論が得られた。CBE = CBE$$_{0}$$ ($$r_{0}$$$$leq$$r or $$N$$$$leq$$$$N_{rm th}$$) and CBE = CBE$$_{0}$$ + $$F$$・[1-($$N$$/$$N_{rm th}$$)(-2/3)][1-($$N$$/$$N_{rm th}$$)(-1/3)]($$r_{0}$$$$>$$r or $$N$$$$>$$$$N_{rm th}$$)ここで、$$r$$及び$$r_{0}$$はボロン原子間距離と$$alpha$$飛程、$$N$$及び$$N_{rm th}$$はボロン濃度及びその閾値である。この式によりCBEファクターは臓器ならびにがん細胞によらず統一的に+0.12から-0.54%の誤差で評価できる。

論文

Genetic algorithm controlled Move on Sensing automatic manipulation for growing simulation of differentiated iPS cells

石山 新太郎; 見浪 護*

Journal of Bioinformatics and Biological Engineering (Internet), 2(1), p.63 - 74, 2014/11

新しいロボット制御概念MOSの性能をデモンストレーションするため、iPS細胞育成装置の応用シミュレーションを行い下記結果を得た。(1)iPS細胞組織モデル(40個)から目的iPS細胞単セル(20個)の抽出が完全に行われることを確認した。(2)各単セルの抽出時間はモデル認証も含め最大で16秒以下であった。(3)セル細胞組織モデルから孤立した単独セルの回収を可能であることがわかった。

論文

高放射能汚染土壌洗浄システムにおける水循環システムの性能評価

石山 新太郎

化学工学論文集, 40(6), p.462 - 465, 2014/11

 パーセンタイル:100(Engineering, Chemical)

新たに試作した放射能汚染水処理用凝縮・濃縮装置試作機(蒸発量40kg/h)を用いた本洗浄システムのフィールド試験を福島県内の汚染土壌を用いて実施し、本試作機に関する汚染土壌洗浄に用いた洗浄水の濃縮・減容化の限界及び蒸発蒸留液の再利用に関する検討を行い、下記結論を得た。(1)原野土壌(10,743Bq/kg)の解砕洗浄においてフィルタプレスからの再循環用ろ液中に捕集土壌鉱物から乖離したFPが全体数量の35%程度混入した。これに対して村道脇土壌(37,658Bq/kg)のろ液中でFPは0.01%以下であり、解砕洗浄中の洗浄液中へ乖離FP混入は土質や履歴に依存するものと考えられる。(2)試作装置によりろ液から生産される凝縮水は放射性核種や不純物の混入の極めて少ない蒸留水であり、本装置は原液の86-88%程度を再生循環水として供給できる性能を有している。(3)試作装置により濃縮倍率7.2-8.6倍の濃縮水を生産でき、その際ろ液中に混入したFPすべてを濃縮水中に留めるとともに濃縮倍率と同程度のFP濃縮率(=4.4-7.2)を達成した。

論文

放射能汚染土壌洗浄処理における高濃縮汚染残土固形化処理性能評価

石山 新太郎; 大谷 和久*; 山下 学*

化学工学論文集, 40(6), p.466 - 469, 2014/11

 パーセンタイル:100(Engineering, Chemical)

570,000Bq/kgを越える福島県下の放射能汚染土壌の洗浄プロセスにおいて固形化工程に使用する可搬型(360mmD$$times$$360mmH$$times$$800W)と固定大型フィルタープレス(1880D$$times$$2140H$$times$$9085W)の性能評価を行うため、汚染土壌の洗浄試験とそれに基づく放射線量評価を実施し、下記結論を得た。(1)可搬型フィルタプレスにより10%近い減容率を達成するとともに、濃縮固形化に伴う放射線量は出発土壌の1.3-6.7倍に達した。(2)高縮固形化工程における可搬型及び大型固定型フィルタプレス装置の中心における線量はそれぞれ2.5及び196$$mu$$Sv/hであり、特に大型固定型においては通常及び異常時点検補修の際に放射線防護規定の放射線量を越える危険性がある。

論文

$$L_{3}$$-edge jump and shift on white-line of Pd interlayer for trilaminar neutron production target under H$$_{2}$$$$^{+}$$ irradiation

石山 新太郎; 藤井 亮*; 中村 勝*; 今堀 良夫*

Journal of Chemistry and Chemical Engineering, 8(9), p.870 - 875, 2014/09

BNCT用中性子ターゲットインサートPdの0.1-5keV VH$$_{2}$$$$^{+}$$照射特性をXAFSで計測することにより、下記結論を得た。(1)照射により1.1-3倍の顕著なエッジジャンプが低照射量域で観察された。(2)このことからPd 4d軌道のホール数の増加を意味している一方、比較材であるAgには変化はみられなかった。(3)同照射条件で0.12-0.66eVのエッジシフトが生じるとともに、重照射時には急激は減少が見られた。(4)Pd内に蓄積されている注入イオンはH$$^{-}$$の状態で存在している。

論文

BNCT用リチウムターゲットにおけるH$$_{2}$$O添加による低温・低圧窒化リチウム合成

石山 新太郎; 馬場 祐治; 藤井 亮*; 中村 勝*; 今堀 良夫*

日本金属学会誌, 78(8), p.317 - 321, 2014/08

 パーセンタイル:100(Metallurgy & Metallurgical Engineering)

BNCT用Liターゲットの運転中の蒸発損耗を防ぐためN$$_{2}$$/H$$_{2}$$O添加環境下でのLiターゲット表面における窒化合成実験を超高真空容器内で行うとともに、H$$_{2}$$Oを添加した窒素ガス中でのリチウム窒化直接合成において観察された表面汚染の主要原因を探るべくXPSによる計測も実施し、その結果下記結論が得られた。(1)1$$times$$10$$^{-8}$$Paの超高真空容器内室温状態において101.3PaN$$_{2}$$ガス添加によりLi表面に窒化反応が生じる。(2)13.3-80Pa/1.33-4.7Pa N$$_{2}$$/H$$_{2}$$O混合ガス中で合成された窒化リチウム化合物表面で顕著なO及びCによる汚染が観察された。(3)0.013-0.027Pa/0-0.005Pa N$$_{2}$$/H$$_{2}$$O混合ガスの場合、窒化反応ならびにO及びCによる汚染は観察されなかった。(4)O及びCによる表面汚染は1.33Pa以上の過剰なH$$_{2}$$O添加により助長される。(5)XPS計測の結果、Li-N化合物表面にLi$$_{2}$$CO$$_{3}$$の生成することが示された。以上の結果、リチウムは窒素ガス中のH$$_{2}$$Oの存在に敏感に反応するものの、H$$_{2}$$Oの存在が室温においてLiとN$$_{2}$$ガスとの反応を促進する助剤として機能することに関する実験事実は得られなかった。

論文

ホウ素中性子捕獲療法のためのリチウムターゲット表面に合成したLi$$_{3}$$Nの表面化学状態

石山 新太郎; 馬場 祐治; 藤井 亮*; 中村 勝*; 今堀 良夫*

日本金属学会誌, 78(8), p.322 - 325, 2014/08

 パーセンタイル:100(Metallurgy & Metallurgical Engineering)

ホウ素中性子捕獲治療法のためのリチウムターゲット表面に合成した蒸発防止用Li$$_{3}$$N表面層のO及びCの表面汚染を低減するための1123Kまでの超真空加熱試験を実施した結果、主要な汚染要素であるH$$_{2}$$O, Li化合物であるLiOH及びLi$$_{2}$$CO$$_{3}$$は1123Kまでの真空加熱による分解除去できることがわかった。

論文

BNCTリチウムターゲット表面へのN$$_{2}$$ガスによるLi$$_{3}$$N膜の直接合成

石山 新太郎; 馬場 祐治; 藤井 亮*; 中村 勝*; 今堀 良夫*

日本金属学会誌, 78(4), p.137 - 141, 2014/04

 パーセンタイル:100(Metallurgy & Metallurgical Engineering)

BNCT用リチウムターゲット表面の直接窒化を0.1MPaの窒素ガス雰囲気で実施した。さらにLi$$_{3}$$N膜膜合成後の汚染除去を目的としたリチウムターゲットのAr$$^{+}$$スパッタリングを行うとともに、これら成膜特性をXPSにより評価した。その結果下記結論が得られた。目的としたリチウムターゲットのAr$$^{+}$$スパッタリングを行うとともに、これら成膜特性をXPSにより評価した。その結果下記結論が得られた。(1)窒素ガス雰囲気でのリチウム表面に均一な窒化リチウム化合物が直接合成された。(2)窒化中のリチウム表面に顕著な色調変化が観察された。(3)窒化処理によりリチウム表面に生成された窒化リチウム物は化学的量論組成に近いLi$$_{3}$$Nであり、その表面はO及びCにより汚染されやすい。

論文

プロトン注入とレーザー照射を組み合わせた難加工性サファイア基板の微細加工

石山 新太郎; 大場 弘則; 山本 春也; 菖蒲 敬久

化学工学論文集, 40(2), p.131 - 136, 2014/03

 パーセンタイル:100(Engineering, Chemical)

世界で初めて0.3MeVで加速したプロトンを注入したサファイア基板に対してArFレーザー照射を行うことにより、プロトン注入深さ1$$mu$$m$$times$$幅50$$sim$$80$$mu$$mの量子ビーム融合化による微細加工に成功した。本技術は、プロトン注入サファイアが200nmの紫外可視光を吸収する特性を利用してサファイア内部のプロトン注入領域を局部的にArFエキシマレーザーにより微細加工する方法である。これにより、サファイア単結晶基板からの大面積サファイア単結晶薄膜の作成なども可能となる。

論文

3KeV H$$_{2}$$$$^{+}$$ irradiation to Li/Pd/Cu trilaminar neutron production target for BNCT

石山 新太郎; 藤井 亮*; 中村 勝*; 今堀 良夫*

Materials Transactions, 55(4), p.658 - 663, 2014/03

 パーセンタイル:100(Materials Science, Multidisciplinary)

Li/Pd/Cu三層中性子発生ターゲットの3KeV H$$_{2}$$$$^{+}$$照射を行い、ターゲットの生じる物理的化学的特性変化をXPS及びXAFSを用いて調べた結果、下記成果を得た。(1)無電解メッキによるPd/Cuターゲットの境界面結合は物理的結合である。(2)H$$_{2}$$$$^{+}$$照射によりPd 4$$d$$のエッジジャンプが生じた。これは照射により4$$d$$バンド内にホールが生じたことを意味している。(3)Pd 4$$d$$に0.9eVの化学シフトが照射により生じた。これはPd内にPdH$$_{x}$$化合物が生成したものを考えられる。

論文

Surficial chemical states of Li$$_{3}$$N synthesized on lithium target for boron neutron capture therapy

石山 新太郎; 馬場 祐治; 藤井 亮*; 中村 勝*; 今堀 良夫*

Materials Transactions, 55(3), p.539 - 542, 2014/01

 被引用回数:2 パーセンタイル:77.99(Materials Science, Multidisciplinary)

BNCT治療装置のリチウムターゲット表面の蒸発防止を目的に窒化した表層汚染除去を高温乖離法で行った結果、下記結論を得た。(1)1023Kまでの乖離処理によりLi$$_{3}$$N表層のコンタミ層で融点が1023K以下のものの除去は可能である。(2)主要な汚染化合物はH$$_{2}$$Oのほか、LiOH並びにLi$$_{2}$$CO$$_{3}$$が考えられ、これらは高真空中で残存しているH$$_{2}$$O及びCO$$_{2}$$とのLi$$_{3}$$N分解反応により生じたものである。

論文

Low temperature and pressure synthesis of lithium-nitride compound with H$$_{2}$$O addition on lithium target for BNCT

石山 新太郎; 馬場 祐治; 藤井 亮*; 中村 勝*; 今堀 良夫*

Materials Transactions, 54(12), p.2233 - 2237, 2013/12

 被引用回数:3 パーセンタイル:67.03(Materials Science, Multidisciplinary)

BNCT治療装置用リチウムターゲット表面にN$$_{2}$$/H$$_{2}$$O混合ガスを超高真空中で吹きかけ、低温低圧での窒化実験を行った結果、下記結論が得られた。(1)1$$times$$10$$^{-8}$$Paの超高真空中で101.3PaN$$_{2}$$ガスによりリチウム表面にリチウム-窒素化合物が形成した。(2)13.3$$sim$$80Pa/1.33$$sim$$4.7PaN$$_{2}$$/H$$_{2}$$O混合ガスの吹きかけにより生成した化合物表面にO及びCの顕著なコンタミが発生した。(3)しかしながら、0.013$$sim$$0.027Pa/1.33$$sim$$4.7PaN$$_{2}$$/H$$_{2}$$Oの条件下では窒化もコンタミを生じなかった。(4)O及びCのコンタミは1.33PaH$$_{2}$$O以上の過剰添加により増長する。

論文

高放射能汚染土壌の界面化学的分散制御; 高速せん断流解砕洗浄による再生土化

石山 新太郎; 神谷 昌岳*; 近藤 充記*; 比氣 明典*

化学工学論文集, 39(6), p.545 - 552, 2013/11

 被引用回数:3 パーセンタイル:78.99(Engineering, Chemical)

最高570,000Bq/kgを越える高放射能汚染土の福島県下の代表的な校庭土,原野土並びに県道脇土の界面化学的分散制御と高速せん断流解砕による土壌洗浄実験を行い、土壌特性と洗浄・濃縮・減容化効果について下記結論を得た。(1)3種類の原土壌に対して60分間程度の解砕洗浄を行うことにより60-95%の洗浄率が期待できる。(2)解砕洗浄後の再生土(8,000Bq/kg以下)の回収率は3種類原土壌において60-82wt.%であり、特に、原野土において500Bq/kg$$times$$33wt.%の低線量化での回収を達成した。(3)濃縮度の固形化による減容化(最高260,000Bq/kg)において60-85wt.%を達成した。(4)本解砕洗浄技術により汚染土壌に含まれる全FP量の90%以上のものが濃縮ケークとして回収可能である。(5)高放射能汚染土壌の主要FP捕獲鉱物相は校庭土においては金雲母等の層状ケイ酸塩類鉱物であり、原野土や県道脇土においてはモルデナイトである。

論文

${it In-situ}$リチウム蒸着/イオン注入法により合成されたボロン中性子捕捉治療用中性子発生ターゲットの熱的安定性

石山 新太郎; 馬場 祐治; 藤井 亮*; 中村 勝*; 今堀 良夫*

日本金属学会誌, 77(11), p.509 - 513, 2013/11

 パーセンタイル:100(Metallurgy & Metallurgical Engineering)

${it In-situ}$真空蒸着/イオン注入法により合成したBNCT治療用中性子発生源リチウムターゲットの熱的安定性をレーザー加熱実験により検証した結果、下記結論を得た。(1)N$$^{2+}$$イオン注入により表面窒化したターゲットのリチウム蒸発温度が120K程度上昇し、ターゲット自体の熱的耐久性が向上した。(2)また、${it in-situ}$真空蒸着/イオン注入法による損傷したターゲットの再補修が可能である。

論文

高温加熱処理による高濃縮汚染残土の高減容化に関する研究

石山 新太郎; 神谷 昌岳*; 近藤 充記*; 比氣 明典*

日本機械学会論文集,A, 79(806), p.1504 - 1516, 2013/10

福島県下で18,000Bq/kgを越える高放射能汚染土の界面化学的分散制御と高速せん断流解砕による洗浄フィールド試験を実施し際に発生した高濃度汚染残土中の$$^{137}$$Cs等FPを、その主要捕獲鉱物であるモルデナイト鉱物相の高温場における構造不安定性を利用して再回収する技術に関する検討を行い、下記結論を得た。(1)代表的な東北産の天然モルデナイト鉱物のCs-型での高温構造不安定性は1173K以上で顕著である。(2)高濃度汚染残土の1173K$$times$$1時間までの高温加熱試験によりこの鉱物相からの$$^{137}$$Csの乖離を観測した。その際のFP乖離量は、高温加熱初期において顕著であり、1時間加熱後において初期値の約65%程度が乖離したものと評価された。(3)高濃度汚染残土の高温処理により発生するCsガスの高温再回収は、電気集塵式高温FPフィルターと後段でのコールドトラップにより発生ガスのほぼ100%の回収が可能である。

論文

Thermal stability of BNCT neutron production target synthesized by ${it in-situ}$ lithium deposition and ion implantation

石山 新太郎; 馬場 祐治; 藤井 亮*; 中村 勝*; 今堀 良夫*

Materials Transactions, 54(9), p.1760 - 1764, 2013/09

 被引用回数:3 パーセンタイル:67.03(Materials Science, Multidisciplinary)

癌治療用中性子源リチウムターゲットの使用時の損耗を防ぐためリチウム表面を窒化する技術を酸素や水分のない高真空状態で実施した結果、リチウム真空蒸着法並びに窒素イオン注入法により従来リチウム窒化合成に必要とされていた酸素や水分の存在なしでその合成並びに再合成に成功した。その結果リチウム表面に窒化物を合成後のリチウムターゲットの蒸発温度をリチウム単体の温度より120K高くすることに成功した。

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