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草野 完也*; 一本 潔*; 石井 守*; 三好 由純*; 余田 成男*; 秋吉 英治*; 浅井 歩*; 海老原 祐輔*; 藤原 均*; 後藤 忠徳*; et al.
Earth, Planets and Space (Internet), 73(1), p.159_1 - 159_29, 2021/12
被引用回数：6 パーセンタイル：51.19(Geosciences, Multidisciplinary)PSTEPとは、2015年4月から2020年3月まで日本国内の太陽・地球惑星圏に携わる研究者が協力して実施した科研費新学術領域研究である。この研究枠組みから500以上の査読付き論文が発表され、様々なセミナーやサマースクールが実施された。本論文では、その成果をまとめて報告する。
片岡 龍峰*; 西山 尚典*; 田中 良昌*; 門倉 昭*; 内田 ヘルベルト陽仁*; 海老原 祐輔*; 江尻 省*; 冨川 喜弘*; 堤 雅基*; 佐藤 薫*; et al.
Earth, Planets and Space (Internet), 71(1), p.9_1 - 9_10, 2019/12
被引用回数：8 パーセンタイル：40.25(Geosciences, Multidisciplinary)2017年6月30日22時21分から26分(世界時)にかけて、昭和基地にあるPANSYレーダーによってオーロラ爆発時の中間圏における過渡電離が観測された。通常、中間圏における過渡電離は100keV以上の高エネルギー電子が中間圏まで到達することにより引き起こされるが、同時間帯においてあらせ衛星が観測した100keV以上の電子フラックスは有意な上昇を示していなかった。このことから、本イベントは、10keV以下の低エネルギー電子が大量に熱圏に降り注ぐことにより発生したX線による電離であるとの仮説を立てた。この仮説の妥当性を検証するため、粒子・重イオン挙動解析コードPHITSを用いて様々なエネルギースペクトルを持つ電子が大気上空に進入した場合の電離分布を計算した。その結果、10keV以下の電子でも中間圏において十分な電離を引き起こすことが可能であることが分かり、仮説の妥当性が証明された。
山口 充孝; 鳥飼 幸太*; 河地 有木; 島田 博文*; 佐藤 隆博; 長尾 悠人; 藤巻 秀; 国分 紀秀*; 渡辺 伸*; 高橋 忠幸*; et al.
Physics in Medicine & Biology, 61(9), p.3638 - 3644, 2016/05
被引用回数：9 パーセンタイル：100(Engineering, Biomedical)2012年にPhys. Med. Biol.誌にアクセプトされた原著論文("Beam range estimation by measuring bremsstrahlung", Phys. Med. Biol. 57 (2012) 2843)について、計算コードPHITSを用いた水中での炭素イオンの飛程に関して再計算したところ、飛程の値に間違いが見つかった。今後、制動輻射を用いたビームモニタリングに関する研究を行う上で無視することができない差異であるため、関連する記述内容も含め、訂正した原稿を投稿する。
山口 充孝; 長尾 悠人; 河地 有木; 佐藤 隆博; 藤巻 秀; 神谷 富裕; 鳥飼 幸太*; 島田 博文*; 菅井 裕之*; 酒井 真理*; et al.
International Journal of PIXE, 26(1&2), p.61 - 72, 2016/00
炭素線治療中にその軌道上の生体組織内で発生する局所的密度減少は、ブラッグピーク位置のシフトを引き起こし、誤照射の原因となる。この密度減少を炭素線照射中に確認できれば、誤照射を軽減する対策が立てられる。そこで、重粒子線治療で発生する二次電子による制動輻射のうち、発生量が多く効率的測定が可能な低エネルギー光子(63-68keV)による生体内の局所的密度減少の検出方法を開発している。今回、空気間隙による密度減少の存在の検出が可能かどうかをPHITSコードを用いたモンテカルロシミュレーションにより次のように評価した。ビーム軸方向の長さが50mm、奥行き200mm、高さ200mmのアクリルブロック2個を、ビーム軸方向に10mmの間隙を設けて設置した。また、検出器として、幅2.4mmのスリットを持つ鉛製コリメータとテルル化カドミウム製の検出素子を組み合わせた。炭素線を照射した際にビーム軸に対して垂直方向に放出される63-68keVの光子を検出したところ、その検出量に明らかな増減が確認できた。この結果は、間隙の存在を十分検出することが可能であることを示す。
-ray simultaneous imaging by using a Si/CdTe Compton camera鈴木 義行*; 山口 充孝; 小高 裕和*; 島田 博文*; 吉田 由香里*; 鳥飼 幸太*; 佐藤 隆博; 荒川 和夫*; 河地 有木; 渡辺 茂樹; et al.
Radiology, 267(3), p.941 - 947, 2013/06
被引用回数：23 パーセンタイル：65.03(Radiology, Nuclear Medicine & Medical Imaging)Capabillity tests of 3D imaging for medical applications were performed by using a new Compton camera. 
F, 
I and 
Ga separately compacted into micro tubes were injected subcutaneously into a Wister rat and imaged after sacrifice of the rat (ex-vivo model). In a separate experiment 
In-chloride and I-Methylnorcholestenol were injected into a rat intravenously and 
Cu was injected into the stomach orally just before imaging (more physiological model). The Compton camera demonstrated its 3D multinuclear imaging capability by separating out the three nuclear distributions clearly in ex-vivo model. In the more physiological model, the distributions of I and Cu were clearly imaged although In was difficult to visualize due to blurring at low energy region of -ray. In conclusion, our new Compton camera successfully demonstrated highly resolved multiplanar and multinuclear -ray simultaneous imaging.
山口 充孝; 鳥飼 幸太*; 河地 有木; 島田 博文*; 佐藤 隆博; 長尾 悠人; 藤巻 秀; 国分 紀秀*; 渡辺 伸*; 高橋 忠幸*; et al.
Proceedings of 2013 IEEE Nuclear Science Symposium and Medical Imaging Conference Record (NSS/MIC), 2 Pages, 2013/00
We studied a new method to monitor a beam range in heavy-ion radiation therapy on the basis of measurement of low energy photons emitted from a track of the ion beam. A 290 MeV/u carbon beam was injected into a cylindrical water phantom. A CdTe semiconductor detector with a lead slit having a width of 2 mm was placed at a side of the phantom. In order to measure the position dependence of the low energy photon count, the beam range was varied by changing the energy of injected ions using a binary energy degrader placed about 100 cm upstream of the beam focal point. The measured photon count decreased when the detector got closer to the end point of the beam range and the derivative of the photon count values sharply changed within a depth variation of a few mm in front of the range position. This was explained by our theoretical study assuming secondary electron bremsstrahlung. These results indicate that this new method could be useful to estimate the range position from the observation of bremsstrahlung with an accuracy of a few mm.
山口 充孝; 鳥飼 幸太*; 河地 有木; 島田 博文*; 佐藤 隆博; 長尾 悠人; 藤巻 秀; 国分 紀秀*; 渡辺 伸*; 高橋 忠幸*; et al.
Physics in Medicine & Biology, 57(10), p.2843 - 2856, 2012/05
被引用回数：41 パーセンタイル：79.35(Engineering, Biomedical)We describe a new method for estimating the beam range in heavy-ion radiation therapy by measuring the ion beam bremsstrahlung. We experimentally confirm that the secondary electron bremsstrahlung process provides the dominant bremsstrahlung contribution. A Monte Carlo simulation shows that the number of background photons from annihilation rays is about 1% of the bremsstrahlung strength in the low-energy region used in our estimation (63-68 keV). Agreement between the experimental results and the theoretical prediction for the characteristic shape of the bremsstrahlung spectrum validates the effectiveness of our new method in estimating the ion beam range.
山口 充孝; 河地 有木; 神谷 富裕; 佐藤 隆博; 鈴井 伸郎; 藤巻 秀; 小高 裕和*; 石川 真之介*; 国分 紀秀*; 渡辺 伸*; et al.
JAEA-Review 2011-043, JAEA Takasaki Annual Report 2010, P. 145, 2012/01
現在、三次元撮像が可能な医学用コンプトンカメラとしてマルチヘッドコンプトンカメラシステムの開発を行っている。今回、システムの構成要素であるヘッドモジュールプロトタイプ機の製作を行い、Ba133点線源を用い性能試験を行った。測定結果は線源の位置を正確に反映し、点線源の撮像が問題なく可能であることを確認できた。測定データから見積もった装置の空間分解能は、シミュレーションスタディで得られている結果とよく一致した。装置近傍領域においては、検出器面に対して垂直方向の分解能も有することが、実験結果及びシミュレーション結果の両面から実証された。
土橋 邦生*; 清水 泰生*; 松崎 晋一*; 長嶺 竹明*; 佐藤 隆博; 大久保 猛; 横山 彰人; 石井 保行; 神谷 富裕; 荒川 和夫*; et al.
JAEA-Review 2011-043, JAEA Takasaki Annual Report 2010, P. 87, 2012/01
In-air microparticle-induced X-ray emission (in-air micro-PIXE) analysis is based on irradiation of specimens with a proton ion microbeam, and has been modified for biological application. Two-dimensional analysis and quantitative analysis using the system confirmed that asbestos induced apoptosis by upregulating Fas expression and also revealed the accumulation of CD163-expressing macrophages in the lungs of patients with asbestosis. By quantitative comparison of the area of Fas or CD163 expression and the Fas- or CD163-negative area in asbestos lung tissue, the harmful levels which caused the expression of Fas or CD163 could be estimated on Silica, Ferrous iron, and Magnesium deposition. These results indicate that the system could be very useful for investigating the pathogenesis of inhaled asbestos-induced immune reactions and for determining harmful levels of asbestos.
田中 成岳*; 木村 仁*; Faried, A.*; 酒井 真*; 佐野 孝昭*; 猪瀬 崇徳*; 宗田 真*; 岡田 幸士*; 中島 政信*; 宮崎 達也*; et al.
Cancer Science, 101(6), p.1487 - 1492, 2010/06
被引用回数：12 パーセンタイル：31.77(Oncology)大気マイクロPIXEを用いて、食道ガン細胞株において、主要な化学療法薬であるシスプラチンの細胞内局在性を調べ、同細胞株のシスプラチンに対する感度を決定した。2種類のヒト食道扁平上皮癌(ESCC)細胞株(TE-2とTE-13)のシスプラチンに対する感受性は、MTT分析,フローサイトメトリ、及びDNA断片化分析を用いて確認した。これらの細胞試料に対して大気マイクロPIXE分析を行うとともに、リアルタイム逆転写ポリメラーゼ連鎖反応を用いて両細胞株における、「マルチ-ドラッグ」抵抗性タンパク質2(MRP2)のmRNA発現を評価した。この結果、TE-2セルはTE-13セルよりシスプラチンに敏感であることが明らかとなった。この研究結果は、大気マイクロPIXEが個別細胞のシスプラチン感受性を定量評価する方法として有効であることを示唆した。また、最終的には細胞膜の中のMRP2がESCC細胞のシスプラチン感受性を制御する重要な役割を担っているのではないかという推測に至った。
松崎 晋一*; 清水 泰生*; 土橋 邦生*; 長嶺 竹明*; 佐藤 隆博; 大久保 猛; 横山 彰人; 石井 保行; 神谷 富裕; 荒川 和夫*; et al.
International Journal of Immunopathology and Pharmacology, 23(1), p.1 - 11, 2010/01
In-air micro-particle induced X-ray emission (in-air micro-PIXE) analysis is based on irradiation of specimens with a proton ion microbeam, and has been utilized for biological application. Two-dimensional analysis and quantitative analysis using the system confirmed that asbestos induced apoptosis byupregulating Fas expression and also revealed the accumulation of CD163-expressing macrophages in the lungs of patients with asbestosis. By quantitative comparison of the area of Fas or CD163 expression and the Fas- or CD163-negative area in asbestos lung tissue, the harmful levels which caused the expression of Fas or CD163 could be estimated on Si, Fe, and Mg (the components of asbestos) deposition. These results indicate that the system could be useful for investigating the pathogenesis of inhaled particle-induced immune reactions and for determining harmful levels of exogenous agents.
河地 有木; 渡邉 茂樹; 佐藤 隆博; 荒川 和夫; 武田 伸一郎*; 石川 真之介*; 青野 博之*; 渡辺 伸*; 山口 充孝*; 高橋 忠幸*; et al.
2008 IEEE Nuclear Science Symposium Conference Record (CD-ROM), p.1540 - 1543, 2008/10
The Compton camera is a very promising medical imaging system when we consider multiple radionuclide imaging and its sensitivity, portability and compactness. We have developed a Compton camera by using Si and CdTe semiconductors for medical imaging. The prototype Compton camera head consists of a double-sided Si strip detector (DSSD) module as the scatter detector and four layered 16 CdTe pixel detector modules as the absorber detector. The DSSD has an area of 2.56
2.56 cm, a thickness of 500 
m and a strip pitch of 400 m. The CdTe pixel detector has an area of 1.351.35 cm, a thickness of 500 m and a pixel size of 1.35 mm
. The high-energy resolution detectors (DSSD: 
E/E
2.5%, CdTe: E/E1%) enable detect the Compton scatter events of the incident -rays, in consequence image radioactive multi-nuclide tracer. We evaluated distributions of sensitivity and spatial resolution, and rat study was performed with three tracers (In, I, Cu) concurrently-administered. As results, lines of point-source data indicated 4 mm spatial resolution in the center of field of view (FOV) in this experimental design, and a characteristic manner of the distributions in the Compton camera FOV was shown. The nuclides in the rat body were distinguished by the -ray energies, each tracer imaged separately in vivo, and the difference in distribution among the nuclide was visualized successfully.
荒川 和夫; 及川 将一*; 島田 博文*; 神谷 富裕; 中野 隆史*; 遊佐 顕*; 加藤 弘之*; 佐藤 隆博; 上松 敬; 柏木 啓次; et al.
Proceedings of 4th Annual Meeting of Particle Accelerator Society of Japan and 32nd Linear Accelerator Meeting in Japan (CD-ROM), p.279 - 281, 2007/00
サブミリサイズに集束したイオンビームを用い、微小な病変部位を高精度で治療する技術はイオンマイクロサージェリー治療と呼ばれている。本研究では、脳下垂体腫瘍と眼疾患である加齢黄斑変性症を想定症例として、イオンマイクロサージェリー治療用ビーム形成システムを検討した。イオンマイクロサージェリー治療には、ビーム径0.1mmから1.0mmの平行度の高いペンシルビームの形成が要請されている。そこで、ペンシルビーム形成システムとして、ビームのエミッタンスを規定する2組のスリットシステム,エネルギー分析機能を有する2台の45
偏向電磁石,3連四重極電磁石等から構成され、アイソセンターにおいて1:1で結像するようなテレスコピックな系を検討した。TRANSPORTコードを用いてイオン光学計算を行い、ペンシルビーム形成に必要な電磁石等の必要数量とその最適配置を求めた。さらに、加齢黄斑変性症に対する照射位置決めシステムを検討するとともに、重イオンビーム照射実験により眼底造影剤からの誘起蛍光画像の観測とスペクトルの計測に成功した。
-induced changes in metallothionein expression and subcellular distribution of zinc in HepG2 cells長嶺 竹明*; 草壁 孝彦*; 高田 久嗣*; 中里 享美*; 酒井 卓郎; 及川 将一*; 佐藤 隆博; 荒川 和夫
Cytokine, 34(5-6), p.312 - 319, 2006/06
被引用回数：8 パーセンタイル：16.51(Biochemistry & Molecular Biology)インターフェロンは抗ウイルス,抗腫瘍,免疫調節など多岐にわたる生理活性を有するが、その機序は未だ明らかになっていない。そこで、マイクロPIXEを利用して、インターフェロンの生理活性について亜鉛代謝の面から検討を行った。その結果、インターフェロンはS期の細胞核内へ亜鉛の移送を促進させることが確認された。このことから、細胞内でメタロチオネインと結合した亜鉛は、S期の核内へ移行し、遺伝子発現と関連していることを明らかにした。
中林 弘樹; 栗坂 健一; 佐藤 浩司; 丹羽 元; 青木 和夫*
JAEA-Technology 2006-027, 119 Pages, 2006/03
JAEA-Technology-2006-027.pdf:9.02MB
本報告書は、電力中央研究所及び旧核燃料サイクル開発機構の共同研究である「金属燃料リサイクルシステムの設計評価」の内容に基づき、大型電解精製槽の臨界安全設計について検討したものであり、2003年に報告した「金属燃料リサイクルシステムの臨界安全設計検討, 1」の続編となるものである。検討では、「金属燃料リサイクルシステムの臨界安全設計検討, 1」で提案した「化学形態管理併用質量管理」概念に基づいて、より具体的な臨界安全管理設計及び核的制限値の素案を提示し、その設定の考え方を示した。次に、実際のプロセスにおいて臨界安全性に影響を及ぼす可能性のある異常事象の要因を抽出し、それらに基づいた解析モデルを構築し臨界安全性の解析を行った。その結果、ここで提示した臨界安全設計の下では、抽出された大部分の異常事象に対して十分な安全裕度を確保できることが示された。さらに、これまで明確化されてこなかったが本システムにおける臨界安全を確保するために重要な工程間物質移送についても検討を行い、その管理方法及び手順を示した。複雑な物質管理及び移送管理が必要な金属電解法システムにおいて誤装荷や誤移送などのヒューマンエラーを排除するために、完全に電子化・自動化されたプラント制御・運転システムである「オペレーション・バイ・ワイヤ」の概念を提示した。
中野 隆史*; 荒川 和夫; 桜井 英幸*; 長谷川 正俊*; 湯浅 和久*; 斎藤 悦子*; 高木 均*; 長嶺 竹明*; 草壁 孝彦*; 高田 久嗣*; et al.
International Journal of PIXE, 16(1&2), p.69 - 76, 2006/00
高度な加速器及びイオンビーム技術を利用して放射線腫瘍学,核薬学の新しい医学の科学の一分野を創出する新しい研究プログラムが開始され、その中の重要なテーマの一つである大気マイクロPIXE分析システムでは、マイクロビーム走査の範囲で厚みに変動のあるサンプルの元素マッピングの精度を向上するための高度化を行った。他方、本プログラムでは、癌に関する重要な生物医学課題にアプローチするため、本システムを使用して病気の発展に伴う微量元素の細胞内挙動を調べた。この論文では、このプログラムについて概説し、システム高度化の内容、及び課題に関する予備的な研究結果を示す。
Lee, H.-S.*; 伴 秀一*; 佐波 俊哉*; 高橋 一俊*; 佐藤 達彦; 秦 和夫*; Chung, C. W.*
Radiation Protection Dosimetry, 116(1-4), p.653 - 657, 2005/12
被引用回数：5 パーセンタイル：35.8(Environmental Sciences)厚いターゲットへの2GeV電子入射による光中性子生成角度分布を測定した。本測定では、以前測定した90度方向だけでなく、48及び140度方向に対する光中性子生成率の測定も行い、角度分布に関するより詳細な情報を得た。測定対象とした中性子のエネルギー範囲は8250MeVで、ターゲットは、それぞれ10放射長の銅,スズ,タングステン及び鉛とした。測定値をMCNPX2.5及びEGS4とPICA3を組合せた計算値と比較した結果、計算値は、測定値を過小評価する傾向にあることが判明した。
内藤 晋*; 佐野 明*; 泉 幹雄*; 野田 悦夫*; 林 和夫*; 佐藤 光吉*; 須藤 收; 宮本 泰明; 近藤 慎一*; 飯沼 恒一*; et al.
Nuclear Science Symposium Conference Record, 2005 IEEE, Vol.1, p.495 - 499, 2005/10
ウランで汚染された大型かつ複雑な表面形状の廃棄物の
放射能を測定するため、放射能モニタ(クリアランスモニタ)を開発している。モニタは、粒子を空気流によって輸送し、そのイオン電流を測定する放射能測定方法を用いている。クリアランスの主要な問題の一つは、主として空気中のラドンに起因するバックグランドイオン電流(約700fA)である。その電流は1個の粒子のイオン電流(数fA)よりも非常に大きく、放射能の測定限界に強い影響を与えている。この測定限界を改善するため、われわれは、モニタ内部のラドン濃度を、新たなラドン検出器を追加することなくモニタする方法を開発した。また、検出下限への影響因子として、イオン移動度及びイオン再結合係数の環境依存性(温度,湿度,エアロゾル濃度)を測定し評価した。
遠藤 聖*; 柴田 靖*; 吉田 文代*; 中井 啓*; 山本 哲哉*; 松村 明*; 石井 慶造*; 酒井 卓郎; 佐藤 隆博; 及川 将一*; et al.
Proceedings of 11th World Congress on Neutron Capture Therapy (ISNCT-11) (CD-ROM), 2 Pages, 2004/10
原研の高崎研究所にあるシングルエンド加速器(Micro PIXE)を用いて細胞内でのホウ素及びガドリニウムの定量を試みた。Micro PIXEは直径1m以下のマイクロビームを用いて元素分布の分析を可能にするものである。実験の結果、P, S, Gd等の分布を分析することが可能であることがわかった。しかし、K及びGdが細胞周辺に分布していることから、細胞壁の破壊や細胞内への取り込み不全が考えられた。今後、これらの問題に対処するとともに、細胞内のホウ素分布を求め、BNCTの有効活用に資する予定である。
玉井 広史; 松川 誠; 栗田 源一; 林 伸彦; 浦田 一宏*; 三浦 友史; 木津 要; 土屋 勝彦; 森岡 篤彦; 工藤 祐介; et al.
Plasma Science and Technology, 6(1), p.2141 - 2150, 2004/02
被引用回数：2 パーセンタイル：6.49(Physics, Fluids & Plasmas)JT-60定常高ベータ化計画(JT-60改修計画)の最重要課題は高ベータ,臨界クラスのパラメータを持つ高性能プラズマの100秒程度以上の維持を実証することである。このため、高ベータプラズマを達成するためのプラズマパラメータや運転シナリオ,制御手法の検討を行うとともに、超伝導磁場コイルの要素技術の開発を始め、放射線遮蔽や真空容器等の設計検討及び試験開発を行い、その成立性を確認した。本発表は、以上の物理・工学設計と試験開発の進捗状況を詳述する。
