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論文

Comparison of antioxidative effects between radon and thoron inhalation in mouse organs

小橋 佑介*; 片岡 隆浩*; 神崎 訓枝; 石田 毅*; 迫田 晃弘; 田中 裕史; 石森 有; 光延 文裕*; 山岡 聖典*

Radiation and Environmental Biophysics, 59(3), p.473 - 482, 2020/08

 被引用回数:1 パーセンタイル:28.78(Biology)

ラドン療法は古くから酸化ストレス関連疾患に用いられて、生体におけるラドン曝露の効果が研究されてきた。しかし、ラドンの同位体であるトロンの効果はまだ十分に調査されていない。本研究では酸化ストレスに注目して、マウス臓器におけるラドンやトロン吸入の生体影響を比較した。オスのBALB/cマウスを15グループに分けて(疑似吸入、ラドン吸入500 Bq/m$$^{3}$$または2000 Bq/m$$^{3}$$、トロン吸入500Bq/m$$^{3}$$または2000 Bq/m$$^{3}$$)、吸入後すぐに、生化学分析のために様々な組織を採取した。その結果、いくつかの条件下でトロン吸入によってスーパーオキシドディスムターゼや総グルタチオン量が有意に増加し、過酸化脂質量が有意に減少した。加えて、ラドンとトロンの間で異なる濃度と吸入時間で同様の効果が見られ、トロン吸入も酸化ストレスに対して抗酸化機能を高めることが示唆された。しかしながら、ラドンとトロンの性質の差を考えた慎重な解析評価が必要である

論文

Organ and detriment-weighted dose rate coefficients for exposure to radionuclide-contaminated soil considering body morphometries that differ from reference conditions; Adults and children

Kofler, C.*; Domal, S.*; 佐藤 大樹; Dewji, S.*; Eckerman, K.*; Bolch, W. E.*

Radiation and Environmental Biophysics, 58(4), p.477 - 492, 2019/11

 被引用回数:0 パーセンタイル:100(Biology)

現行の放射線防護における線量評価では、国際放射線防護委員会(ICRP)が定義する実効線量等を用いる。この実効線量は、ICRPが定義する各年齢の標準体型を模擬する人体模型により計算される臓器吸収線量から導出される。一方、標準体型から逸脱した個人を考慮した線量推定において、標準体型に基づく実効線量の適用の妥当性が議論されてきた。本研究では、標準体型以外の人体模型により、臓器線量を基本として実効線量と同様の手法で導出される損害加重線量を解析した。ここでは、土壌に沈着した放射性核種からの外部被ばく条件に対し、米国立健康統計学センターが報告する身長及び体重を網羅した351体の人体数値模型を適用した。また、ICRPが与える核種崩壊データベースから、33種類の核種を評価対象とした。その結果、環境での外部被ばくで問題となる$$^{89}$$Sr, $$^{90}$$Sr, $$^{137}$$Cs及び$$^{131}$$Iに対して、1歳児の実効線量と損害加重線量は5%以内で一致した。一方、年齢とともに、標準体型からの逸脱による実効線量と損害加重線量の差は大きくなり、成人では+15%から-40%の偏差を持つことが明らかになった。本データは、個人の体格特性に着目する線量再構築や疫学調査における線量推定の精度を向上させるものである。

論文

Measurements of radon activity concentration in mouse tissues and organs

石森 有; 田中 裕史; 迫田 晃弘; 片岡 隆浩*; 山岡 聖典*; 光延 文裕*

Radiation and Environmental Biophysics, 56(2), p.161 - 165, 2017/05

 被引用回数:4 パーセンタイル:56.99(Biology)

吸入ラドンの体内動態を検討するため、約1MBq/m$$^{3}$$のラドンに曝露されたマウスの組織・臓器におけるラドン濃度を測定した。血液中のラドン濃度は液体シンチレーションカウンタで、組織・臓器は井戸型高純度半導体ゲルマニウム検出器で測定した。ラドン1MBq/m$$^{3}$$に曝露されたとき、血液中濃度の飽和値は0.410$$pm$$0.016Bq/gであった。分配係数は、肝臓で0.74$$pm$$0.19、筋肉で0.46$$pm$$0.13、脂肪組織で9.09$$pm$$0.49、その他臓器で0.22$$pm$$0.04であった。ラドンの体内動態モデルで上記結果を再現することにより、血液-空気間の分配係数は0.414と評価した。ラドン曝露中の血液中濃度の時間変動も評価した。また、本研究と先行研究の結果を詳細に比較検討した。

論文

Absorbed doses of lungs from radon retained in airway lumens of mice and rats

迫田 晃弘; 石森 有; 山岡 聖典*; 片岡 隆浩*; 光延 文裕*

Radiation and Environmental Biophysics, 52(3), p.389 - 395, 2013/08

 被引用回数:6 パーセンタイル:61.85(Biology)

本研究では、気道内腔の空気中ラドンに起因した肺への吸収線量を計算した。本計算は、ラドン曝露実験でよく使用されてきたマウスとラットを対象に行ったが、参考のため、ヒトに対しても行った。まず、気道内腔と環境中のラドン濃度が等しいと仮定して、気道における子孫核種の生成やクリアランスをモデル化し、子孫核種の放射能を計算した。これより、分泌細胞と基底細胞を標的細胞として考え、3つに分割した肺の各領域又は全肺における吸収線量率を求めた。その結果、いずれの吸収線量率も、ヒト,ラット,マウスの順で高かった。例えば、ヒト,ラット,マウスの全肺の線量率はそれぞれ、59.9, 41.7, 25.4pGy/(Bq/m$$^{3}$$)/hであった。これら数値は、他の2種類のラドン曝露形態による線量率とも比較した。いずれの生物種においても、環境中のラドン子孫核種を直接吸入した場合で線量率が最も高いことを確認した。本研究で求めた肺の吸収線量率は、子孫核種の直接吸入によるそれと比べて、マウスで550倍、ラットで200倍、ヒトで70倍ほど低かった。本計算結果の数値は比較的小さいが、ラドンや子孫核種の吸入による線量の理解にも貢献すると考えられる。

論文

Induction of DNA damage, including abasic sites, in plasmid DNA by carbon ion and X-ray irradiation

椎名 卓也; 渡辺 立子; 白石 伊世; 鈴木 雅雄*; 菅谷 雄基; 藤井 健太郎; 横谷 明徳

Radiation and Environmental Biophysics, 52(1), p.99 - 112, 2013/03

 被引用回数:13 パーセンタイル:40.21(Biology)

Plasmid DNA was irradiated with carbon ions or X-rays in solutions containing several concentrations of Tris (0.66-200 mM) to determine the yield of abasic (AP) sites and the effect of scavenging capacity. The yield of AP sites, detected as single strand breaks (SSB) after digestion with E. coli endonucrease IV (Nfo), was compared with that of SSB and base lesions. At higher concentrations of Tris, the yields of single or clustered AP sites were significantly lower than those of single or clustered base lesions. The dependence of the yield of AP sites on scavenging capacity was similar to that of prompt strand breaks. These results indicate that the reaction of water radiolysis products, presumably OH radicals, with the sugar-phosphate moieties in the DNA backbone induces both AP sites and SSB with similar efficiency.

論文

Lung dosimetry of inhaled radon progeny in mice

迫田 晃弘; 石森 有; 深尾 光佑*; 山岡 聖典*; 片岡 隆浩*; 光延 文裕*

Radiation and Environmental Biophysics, 51(4), p.425 - 442, 2012/11

 被引用回数:7 パーセンタイル:53.97(Biology)

ラドン子孫核種への曝露に対する生体応答が動物実験で検討されてきたが、マウスの肺の吸収線量は評価例がない。本研究では、マウスにおける吸入ラドン子孫核種の肺線量を評価した。すなわち、粒子の気道沈着,除去、及びターゲット組織へのアルファ線の沈着エネルギー割合を体系的に計算した。参考のため、ラットとヒトに対しても同様に行った。まず、気管支,気管支,胞領域,全肺について、平衡等価ラドン濃度1Bq m$$^{-3}$$(平衡係数0.4、非付着成分比0.01)の下で、単分散ラドン粒子径に対する吸収線量を評価した。この結果に基づき、(1)標準的な鉱山環境、及び(2)先行動物実験の曝露条件における吸収線量を求めた。鉱山環境におけるマウス,ラット,ヒトの全肺の線量は34.8, 20.7, 10.7nGy(Bq m$$^{-3}$$)$$^{-1}$$h$$^{-1}$$、同様に動物実験条件においては16.9, 9.9, 6.5nGy(Bq m$$^{-3}$$)$$^{-1}$$h$$^{-1}$$であった。両曝露条件において、マウスの数値はラットの約2倍、ヒトの約3倍であった。ラットとヒトの数値を文献値と比較すると、許容範囲内で一致しており、本研究でマウスに適用したモデルが妥当であると示唆された。今後は、マウスへの適用モデルをより高度化し、解剖学的・生理学的・環境パラメータが線量へ及ぼす影響を検討することが望まれる。

論文

Effective dose conversion coefficients for radionuclides exponentially distributed in the ground

斎藤 公明; 石榑 信人*; Petoussi-Henss, N.*; Schlattl, H.*

Radiation and Environmental Biophysics, 51(4), p.411 - 423, 2012/11

 被引用回数:17 パーセンタイル:31.25(Biology)

In order to provide fundamental data required for dose evaluation due to environmental exposures, effective dose conversion coefficients were calculated for a number of potentially important radionuclides, assuming exponential distribution in ground, over a wide range of relaxation depths. The conversion coefficients were calculated for adults and a new-born baby on the basis of dosimetric methods that the authors and related researchers have previously developed, using Monte Carlo simulations and anthropomorphic computational phantoms. The differences in effective dose conversion coefficients due to body size between the adult and the baby were found to lie within 50%, for most cases. It was shown that the implementation into the computation of the tissue weighting factors and the adult reference computational phantoms of ICRP Publication 103 does not significantly influence the effective dose conversion coefficients of the environment.

論文

Dose estimation for astronauts using dose conversion coefficients calculated with the PHITS code and the ICRP/ICRU adult reference computational phantoms

佐藤 達彦; 遠藤 章; Sihver, L.*; 仁井田 浩二*

Radiation and Environmental Biophysics, 50(1), p.115 - 123, 2011/03

 被引用回数:11 パーセンタイル:49.79(Biology)

粒子線輸送計算コードPHITSとICRP/ICRUファントムを組合せて計算した線量換算係数を用いて、宇宙飛行士の被ばく線量を計算した。その計算値を宇宙機内外で測定したさまざまな実験値と比較し、その精度を検証した。その結果、計算は実験を精度よく再現できることがわかり、線量換算係数を用いた宇宙飛行士の被ばく線量評価法の妥当性が証明された。また、宇宙飛行士の実効線量と実効線量当量の計算値を比較し、実効線量は実効線量当量を大幅に過大評価することを定量的に明らかにした。これは、国際放射線防護委員会(ICRP)が定義した高エネルギー荷電粒子に対する放射線荷重係数と線質係数に数値的な整合性がなく、宇宙飛行士に対しては、実効線量を用いた線量評価が適切でないことを示す。これらの成果は、ICRP宇宙飛行士被ばく防護タスクグループの報告書を作成するうえで、極めて重要となる。

論文

Simulations of the MATROSHKA experiment at the international space station using PHITS

Sihver, L.*; 佐藤 達彦; Puchalska, M.*; Reitz, G.*

Radiation and Environmental Biophysics, 49(3), p.351 - 357, 2010/08

 被引用回数:16 パーセンタイル:43.86(Biology)

粒子線輸送計算コードPHITSを用いて、国際宇宙ステーション(ISS)において行ったMATROSHKA実験に対するシミュレーションを実施し、PHITSの宇宙飛行士に対する被ばく線量計算精度を検証した。MATROSHKA実験とは、約6000個の放射線検出器を埋め込んだ人体模型をISSの内外に設置し、人体内における宇宙線被ばく線量分布を精緻に測定する欧州宇宙局(ESA)主導のプロジェクトである。実験により測定した人体内の被ばく線量分布と、PHITSにより計算した結果を比較したところ、両者は比較的よく一致することがわかった。このことから、PHITSは宇宙飛行士の被ばく線量評価の際に有用なツールであることが示された。

論文

An Estimation of Canadian population exposure to cosmic rays

Chen, J.*; Timmins, R.*; Verdecchia, K.*; 佐藤 達彦

Radiation and Environmental Biophysics, 48(3), p.317 - 322, 2009/04

 被引用回数:10 パーセンタイル:60.55(Biology)

自然放射線による公衆の被ばく線量を評価することは、放射線防護基準を策定するうえで重要となる。宇宙線に起因する被ばくは、すべての自然放射線による被ばく線量の約16%を占めていると考えられているが、その値は、高度・地磁気緯度・時間などに複雑に依存するため、正確な値は評価されていなかった。そこで、本研究では、原子力機構が開発した宇宙線スペクトル計算モデルPARMAを用いて、カナダ国民の宇宙線に起因する年間被ばく線量を計算した。その結果、その値は、太陽活動極大/極小期において、それぞれ、0.27$$sim$$0.72mSv/0.30$$sim$$0.84mSvの範囲内で変化することがわかり、その人口で重み付けした平均値は、それぞれ、0.30mSv/0.33mSvとなることが明らかとなった。

論文

Iodine-129 measurements in soil samples from Dolon village near the Semipalatinsk Nuclear Test Site

遠藤 暁*; 富田 順平*; 田中 健一*; 山本 政儀*; 福谷 哲*; 今中 哲二*; 坂口 綾*; 天野 光; 川村 秀久*; 河村 日佐男*; et al.

Radiation and Environmental Biophysics, 47(3), p.359 - 365, 2008/07

 被引用回数:5 パーセンタイル:75.79(Biology)

旧ソ連セミパラチンスク核実験場の境界から約60km離れたドロン村は、1949年8月に行われた最初の核実験で高度に汚染された。現地で採取した土壌試料中$$^{129}$$Iを測定することで、短半減期ヨウ素(おもに$$^{131}$$I)から住民が受けた甲状腺線量を推定する研究を開始した。土壌試料中$$^{129}$$Iは日本原子力研究開発機構むつ事務所の加速器質量分析装置(AMS)で測定した。測定された土壌中$$^{129}$$I蓄積量の平均値は8.0$$times$$10$$^{13}$$atoms/m$$^{2}$$であり、土壌中$$^{129}$$I蓄積量と$$^{137}$$Cs蓄積量との関係からドロン村の$$^{129}$$Iバックグラウンドレベルと$$^{129}$$I/$$^{137}$$Cs比を求めた結果、$$^{129}$$I/$$^{137}$$Cs比は$$^{239}$$Puの高速中性子による核分裂収率と一致することがわかった。

論文

Monte Carlo simulation of strand-break induction on plasmid DNA in aqueous solution by monoenergetic electrons

渡邊 立子; 斎藤 公明

Radiation and Environmental Biophysics, 41(3), p.207 - 215, 2002/08

100eVから1MeVまでの単一エネルギーの電子線による水溶液中でのプラスミドDNAの鎖切断の誘発について、モンテカルロシミュレーションによって研究を行った。鎖切断生成のメカニズムとして水ラジカルによる間接作用のみに注目し、モデル化を行った。このモデルに基づき、DNAの一本鎖切断(SSB)と二本鎖切断(DSB)の線量効果関係をシミュレートし、それぞれの生成収率を計算した。この結果、SSBは線形,DSBは線形-二次の線量効果関係が得られた。DSBについては、線量効果関係が電子のエネルギーに大きく依存し、 1keVの電子によるDSBの大部分は線形成分、すなわち単一事象によって生じることがわかった。また、SSBとDSBはそれぞれ1keVで最小値と最大値をとる逆のエネルギー依存性がみられ、1keVの電子のような放射線飛跡末端での間接作用による重篤なDNA損傷の生成しやすさが示唆された。これらの結果は、実験値をよく再現しており、本研究での鎖切断生成のメカニズムのモデルの妥当性を示すもので、生体への放射線作用に重要な役割を示すラジカルによる間接作用のDNA切断機構に関する理解が深まった。

論文

Applicability of radiosurgery with heavy ion beams to inactivate specific organs in living organisms

Tu, Z.; 小林 泰彦; 木口 憲爾*; 渡辺 宏

Radiation and Environmental Biophysics, 41(3), p.231 - 234, 2002/08

カイコ幼虫への重イオンの全体照射では、線量に比例して、結繭率,蛹化率,羽化率及び繭の形質に影響が認められた。それに対して、局部照射では、全体照射と比較し、生存率などへの影響は少なく、照射部位に限定してその器官の欠失が観察された。次に、カイコ幼虫の造血器官を狙って局部照射し、体内の特定の器官の機能だけを選択的に破壊できるかどうかを調べたところ、照射後に血液中の血球密度の明らかな抑制が観察され、また造血器官の機能障害が認められた。さらにイオン照射後には血中から消失し、ほとんど検出できなくなる血液タンパク質成分を発見した。このタンパク質は血球の生理機能と何らかの関連があると予想される。したがって、重イオン局部照射を用いたラジオサージャリー技術で特定の細胞・組織だけを破壊することにより、カイコのような小動物の生体機能を解析することが可能である。

論文

LET dependence of lethality in ${it Arabidopsis thaliana}$ irradiated by heavy ions

鹿園 直哉; 田中 淳; 北山 滋*; 渡辺 宏; 田野 茂光*

Radiation and Environmental Biophysics, 41(2), p.159 - 162, 2002/04

 被引用回数:33 パーセンタイル:32.44(Biology)

植物における重イオン照射効果を調べるため、シロイヌナズナの乾燥種子に炭素イオン,ネオンイオン,アルゴンイオンを照射した。ネオンイオン,アルゴンイオンによる致死の生物効果比(RBE)は350keV/$$mu$$mを超える線エネルギー付与(LET)の値でピークを示した。この値は100-200keV/$$mu$$mでピークを示すほ乳類細胞等の値に比べ高いものである。さらに、不稔率を調べると、LETが354keV/$$mu$$mのネオンイオンのほうが113keV/$$mu$$mの炭素イオンより高いRBEを示した。これらの結果はシロイヌナズナ種子における致死のRBEピークは単細胞系に比べて高いLETで生じることを示している。致死及び不稔はDNA損傷によって引き起こされることが知られている。このLETのシフトは種子中の化合物組成やDNAの水和状態の違いに主に起因すると推察される。

論文

Effect of fractionated exposure to carbon ions on the frequency of chromosome aberrations in tobacco root cells

下野 和彦*; 鹿園 直哉; 井上 雅好*; 田中 淳; 渡辺 宏

Radiation and Environmental Biophysics, 40(3), p.221 - 225, 2001/09

 被引用回数:8 パーセンタイル:70.15(Biology)

タバコ根端細胞に対するカーボンイオン分割照射効果について調べた。2MeV電子線に対する220MeVカーボンイオンの単一照射の生物学的効果比(RBE)は、分裂指数が15,染色体異常頻度が10であった。カーボンイオン0.5Gyを二回,1時間,2時間,6時間間隔で照射しても1Gyの単一照射と染色体異常頻度に差がみられなかった。しかしながら、電子線においては、5Gyを2時間間隔で照射した場合、10Gy単一照射に比べて染色体異常頻度が低下することが見いだされた。このことは、一回目の照射によって「正確な」修復が誘導・活性化されたことを示唆している。染色体異常のスペクトルが単一照射と分割照射で変わらなかったことから、この電子線における染色体異常頻度の低下はある特定の型の異常が原因ではないと考えられる。カーボンイオンの分割照射によって染色体異常頻度が下がらないことは一回目の照射によって「正確な」修復が誘導・活性化されない、もしくはカーボンイオンによる損傷が効率的に修復されないことが原因と考えられる。

論文

Construction of a computed tomographic phantom for a Japanese male adult and dose calculation system

斎藤 公明; Wittmann, A.*; 古賀 佑彦*; 井田 義弘*; 亀井 哲也*; 舟曳 淳*; Zankl, M.*

Radiation and Environmental Biophysics, 40(1), p.69 - 76, 2001/04

 被引用回数:90 パーセンタイル:8.94(Biology)

直接測定が難しい人体臓器線量及びこれに関連した量を評価するのに、人体数学モデルが広く使用されてきた。最近では、現実の人間のCTデータに基づき人体構造を詳細に表現するボクセルファントムが開発されるようになってきた。本研究では、平均的体格を持つ日本人成人男性のCTファントムを開発した。これはアジア人に対する最初のボクセルファントムである。さらに、光子-電子のカスケードに対する線量計算を行うために、EGS4コードと開発したファントムを結合した。光子及び電子入射に関する線量計算を行い、MIRDファントムと比較した結果、条件によっては重大な線量の差が見られた。高精度の線量計算には、詳細な人体モデルが必要であることが確認された。

論文

Biological effects of ion beams in nicotiana tabacum L.

長谷 純宏; 下野 和彦*; 井上 雅好*; 田中 淳; 渡辺 宏

Radiation and Environmental Biophysics, 38(2), p.111 - 115, 1999/07

 被引用回数:31 パーセンタイル:27.9(Biology)

タバコにおけるイオンビームの生物効果、得に染色体異常の誘起について調査した。1~111keV/$$mu$$mのLET効果を持つ$$^{12}$$C$$^{5+}$$,$$^{4}$$He$$^{2+}$$及び$$^{1}$$H$$^{+}$$ビームを乾燥種子に照射した。発芽後の根端分裂細胞では、染色体橋、染色体断片及び遅延染色体などの異常が認められ、それらの頻度は線量に対応して直線的に増加した。半致死線量及び10%の染色体異常誘起に必要な線量から算出したRBE値は$$^{12}$$C$$^{5+}$$で14.3-17.5、$$^{4}$$He$$^{2+}$$で7.0-8.3、$$^{1}$$H$$^{+}$$で7.8であった。また、イオンビームでは染色体断片が、$$gamma$$線では染色体橋が相対的に高い割合で観察された。このことから、イオンビームによる損傷の修復過程は$$gamma$$線によるものとは異なると考えられた。

論文

Changes in cellular proteins of Deinococcus radiodurans following $$gamma$$-irradiation

田中 淳; 平野 久*; 菊地 正博; 北山 滋*; 渡辺 宏

Radiation and Environmental Biophysics, 35, p.95 - 99, 1996/00

 被引用回数:29 パーセンタイル:26.21(Biology)

放射線耐性細菌であるDeinococcus radioduransの$$gamma$$線照射による蛋白質の変化を二次元電気泳動法により調べた。6kGy照射により、13種以上の蛋白質が減少または消失し、9種の蛋白質が増加または出現した。増加または出現した蛋白質のうち、3つの蛋白質は線量に依存して増加し、また放射線感受性株では誘導が見られないことから、放射線耐性に直接関与する蛋白質であることが示唆された。このうち、分子量約46kDaの蛋白質は紫外線照射や$$gamma$$線照射後の培養によっても多量に増加される特徴を持ち、さらに部分アミノ酸配列分析から大腸菌の延長因子(EF-Tu)蛋白質と高い相同性があることが明らかとなった。また分子量約60kDaの蛋白質は$$gamma$$線照射後の培養とマイトマイシンC処理により強く誘導されることから、DNA修復に関与する蛋白質であることが示唆された。

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