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論文

Transfer function analysis of positron-emitting tracer imaging system (PETIS) data

Keutgen, N.; 松橋 信平; 水庭 千鶴子; 伊藤 岳人*; 藤村 卓; 石岡 典子; 渡辺 智; 関根 俊明; 内田 博*; 橋本 昭司

Applied Radiation and Isotopes, 57(2), p.225 - 233, 2002/09

https://doi.org/10.1016/S0969-8043(02)00077-5
 被引用回数：10 パーセンタイル：54.86(Chemistry, Inorganic & Nuclear)

植物内での物質移行の定量解析の試みとして、植物用ポジトロンイメージング装置(PETIS)での計測結果の伝達関数法による解析を行った。植物としてニラあるいはダイズを用い、葉あるいは茎の切り口から$$^{13}$$N-硝酸及び$$^{18}$$F-水溶液を投与し、得られた分布変化の画像を伝達関数法により解析し、ポジトロン放出核種の見かけの移行速度を求めた。その結果、ニラ葉中の$$^{18}$$F-水溶液の移行速度は1.2cm/min、ダイズ3小葉の中葉での$$^{18}$$F-水溶液の移行速度は10.7cm/min、$$^{13}$$N-硝酸は11.9cm/minとなり、ダイズの小葉では硝酸と水の移行速度とほぼ同じであることが明らかとなった。これらの結果は、伝達関数法によるPETIS計測データの解析が、植物中での物質移行の定量化に有効な手法であることを示しており、環境ストレス要因が植物に与える影響の評価に役立つと考えられる。

論文

Airborne gaseous $$^{13}$$N species and noxious gases produced at the 12GeV proton synchrotron

神田 征夫*; 沖 雄一*; 遠藤 章; 沼尻 正晴*; 近藤 健次郎*

Journal of Radioanalytical and Nuclear Chemistry, 247(1), p.25 - 31, 2001/01

https://doi.org/10.1023/A:1006790309473
 被引用回数：9 パーセンタイル：56.08(Chemistry, Analytical)

12GeV陽子照射場において、空気中に生成される$$^{13}$$Nガスの化学組成、O$$_{3}$$等の放射線分解生成ガスの濃度を測定した。照射条件は、陽子フルエンス率8$$times$$10$$^{9}$$/cm$$^{2}$$・s、吸収線量率80mGy/s、照射時間0.5-7minであった。核破砕反応で生成された$$^{13}$$Nは、約60%が$$^{13}$$NN,40%が$$^{13}$$NO$$_{2}$$を主とする窒素酸化物で、その組成は照射時間によらず、ほぼ一定であった。また、放射線分解生成ガスはO$$_{3}$$が主で、生成G値は6.4と評価された。NO$$_{2}$$等の窒素酸化物濃度は、O$$_{3}$$の約3分の1であった。これらの結果は、陽子加速器トンネル内に生成される$$^{13}$$Nガスに対する内部被ばく線量評価、化学的毒性、腐食性を有するO$$_{3}$$等の有害ガス濃度の評価に利用できる。

論文

Characterization of $$^{11}$$C, $$^{13}$$N and $$^{15}$$O produced in air through nuclear spallation reactions by high energy protons

遠藤 章; 沖 雄一*; 神田 征夫*; 近藤 健次郎*

Proceedings of 10th International Congress of the International Radiation Protection Association (IRPA-10) (CD-ROM), 8 Pages, 2000/05

高エネルギー陽子加速器施設における作業者の内部被ばく評価を行うために、12GeV陽子の核破砕反応により空気中に生成される$$^{11}$$C,$$^{13}$$N及び$$^{15}$$Oの化学形及び粒子径を調べた。これらの核種は98%以上がガス状で、CO,CO$$_{2}$$,N$$_{2}$$,NO$$_{x}$$,O$$_{2}$$,O$$_{3}$$等の複数の化学形で存在していることが明らかとなった。さらに、得られた化学組成に基づき、$$^{11}$$Cに対し吸入摂取による内部被ばく線量を計算し、サブマージョンからの外部被ばく線量との比較を行った。その結果、加速器室内の容積が減少するに従い、内部被ばく線量の相対的寄与が増加することがわかり、内部被ばく線量を的確に評価することが可能になった。

論文

ポジトロン放出核種を用いた植物の生体機能解明

茅野 充男*; 久米 民和

日本原子力学会誌, 41(10), p.35 - 36, 1999/10

原研-大学プロジェクト共同研究に関する特集記事として、植物用ポジトロンイメージング装置(PETIS)を用いた研究の現状を紹介した。ポジトロン放出核種は消滅時に透過力の高い一対の$$gamma$$線を反対方向に放出するため、生体外から非破壊で計測可能である。本プロジェクト共同研究では、植物の計測に適した装置として開発したPETISを用いて、$$^{11}$$C化合物や$$^{13}$$N化合物の植物体内における移行や代謝に関する計測を行い、植物の栄養特性や環境応答など複雑な機能解明への応用を世界に先駆けて進めている。本研究には5つの大学グループが参加しており、$$^{13}$$NO$$_{3}$$$$^{-}$$などを用いた窒素動態の研究、$$^{18}$$F-水を用いた耐乾性植物の貯水組織の研究、$$^{11}$$C-メチオニンを用いたアミノ酸の動態に関する研究などが進められている。とくに、$$^{11}$$C-メチオニンを用いた計測では、世界で初めてアミノ酸転流のリアルタイムでの可視化に成功するなどの成果が得られている。

論文

Production of positron emitters and application of their labeled compounds to plant studies

石岡 典子; 松岡 弘充; 渡辺 智; 長 明彦; 小泉 光生; 松橋 信平; 久米 民和; 関根 俊明; 内田 博*; 辻 淳憲*; et al.

Journal of Radioanalytical and Nuclear Chemistry, 239(2), p.417 - 421, 1999/00

https://doi.org/10.1007/BF02349523
 被引用回数：27 パーセンタイル：86.12(Chemistry, Analytical)

これまで原研高崎のAVFサイクロトロンを利用して生物医学分野で有用となるラジオアイソトープの製造技術の開発を行ってきた。最近では、ポジトロン放出核種の製造技術の開発と二次元ポジトロンイメージング装置の開発により、植物での生理機能を解明する実験が可能となった。われわれが現在進めている植物における物質移動の動的な計測方法とそれらの実験に必要なポジトロン放出核種の製造技術及びその標識化合物の合成研究について発表する。

論文

Time-dependent chemical compositions of $$^{13}$$N and $$^{15}$$O induced in air by the operation of a high energy electron accelerator

遠藤 章; J.Henshaw*; M.A.Mignanelli*

Health Physics, 74(4), p.456 - 464, 1998/04

https://doi.org/10.1097/00004032-199804000-00007
 被引用回数：2 パーセンタイル：24.49(Environmental Sciences)

高エネルギー電子加速器施設における内部被ばく線量評価に必要な基礎データを得るために、光核反応により空気中に生成される$$^{13}$$N,$$^{15}$$Oの化学形を計算シミュレーション手法を用いて解析した。電磁カスケードコードEGS4を用い、100MeV電子が銅ターゲットに入射した時の空気中での制動放射線スペクトル、エネルギー吸収量を計算した。これを基に$$^{13}$$N,$$^{15}$$O,放射線分解生成物の生成速度を求め、これらの反応により生成される化学種の濃度を、FACSIMILEコードを用いて計算した。$$^{13}$$N,$$^{15}$$Oが、放射線場における化学反応により、時間と共にどのような化学形に変化するかを明らかにし、これが内部被ばく線量評価に及ぼす影響について検討した。

論文

ポジトロンイメージングの植物研究への応用

久米 民和

第23回日本アイソトープ・放射線総合会議論文集, p.1 - 8, 1998/00

植物用に開発したポジトロンイメージング装置を用いた研究を紹介する。TIARA AVFサイクロトロンを用いて、$$^{11}$$Co$$_{2}$$ガス、$$^{13}$$NO$$_{3-}$$、$$^{18}$$F-水、$$^{18}$$F-グルコース、$$^{11}$$C-メチオニンなどの標識化合物を製造し、植物に供給して植物体内における移行を計測した。$$^{11}$$Cに関して、$$^{11}$$Co$$_{2}$$を葉に供給したコムギにおける$$^{11}$$C光合成産物の根への短時間の移行、とくに幼根の先端への蓄積を示す鮮明な画像を得た。また、$$^{11}$$C-メチオニンを用いたアミノ酸転流に関するデータを得た。これらは、生きた植物体内における$$^{11}$$C化合物の移行をほぼリアルタイムで画像化した世界で最初の例である。また、$$^{13}$$NO$$_{3-}$$や$$^{13}$$NH$$_{4+}$$を用いたイネやダイズにおける窒素転流、$$^{18}$$F-水を用いた水の動態計測の例などについても述べる。

論文

ポジトロン放出核種の植物機能研究への利用

久米 民和

放射線と産業, (79), p.25 - 29, 1998/00

http://ci.nii.ac.jp/naid/40004433038

ポジトロン放出核種の植物研究への利用について紹介する。TIARAが運転を開始して6年を経過し、ポジトロンイメージング装置を用いた植物の機能研究が本格化してきた。本報告では、研究の経緯、ポジトロンイメージング計測の特徴、装置の概要、植物を用いた研究例、今後の課題について述べる。とくに研究例としては、$$^{11}$$CO$$_{2}$$及び$$^{11}$$C-メチオニンを用いた炭素の移行・代謝に関する結果、$$^{13}$$NO$$_{3-}$$や$$^{13}$$NH$$_{4+}$$を用いた窒素の吸収-移行に関する結果、$$^{18}$$F-水を用いた結果などを紹介する。

論文

AVFサイクロトロンによる植物研究用ポジトロン放出核種標識化合物の製造

石岡 典子

放射線と産業, (80), p.11 - 15, 1998/00

http://ci.nii.ac.jp/naid/40004433047

ポジトロンは、電子とともに消滅して511keVのエネルギーの$$gamma$$線をほぼ反対方向に放出する。この$$gamma$$線の両方を検出すると、2つの検出器を結ぶ直線上でポジトロンが消滅したことが分かる。そして、その近傍にポジトロンを放出した核種が存在したことが分かる。この特徴のために$$^{11}$$C,$$^{13}$$N,$$^{18}$$F等のポジトロン放出核種は、トレーサーとして医学において盛んに利用されている。原研では、同じ原理を用いる植物用のポジトロンイメージング装置(PETIS)を開発し、植物体内におけるポジトロン放出核種の動きを二次元画面上で追跡することを可能にした。この装置を用いて植物の生理・生化学的な機能を解明するために、我々は高崎研TIARAのAVFサイクロトロンによるポジトロン放出核種の製造・標識合成技術の開発を進めている。ここでは、ポジトロン放出核種を製造するために開発した照射ターゲットシステム及び現在進めている植物実験用ポジトロン放出核種や標識化合物の製造について、その方法や特徴を分かり易く紹介する。

論文

ボジトロンイメージング計測法の植物への応用

久米 民和

Radioisotopes, 47(3), p.283 - 284, 1998/00

https://doi.org/10.3769/radioisotopes.47.283

ポジトロン放出核種を用いた植物研究について、原研で進めているポジトロン・イメージング計測を中心にレビューした。ポジトロン・イメージング装置は、検出面積:48$$times$$50mm、画像分解能:約2mm、ほぼリアルタイムでの計測が可能である。$$^{18}$$F-水(半減期110分)を用いた実験では、障害を受けた植物での吸収・移行変化を調べ、障害の検討に有効に用いることができる可能性を示した。$$^{11}$$C(半減期20分)に関しては、$$^{11}$$Cと$$^{14}$$Cの発見と植物への利用の歴史を紹介するとともに、$$^{11}$$CO$$_{2}$$を用いた光合成産物の根への移行について述べた。$$^{13}$$N(半減期10分)に関しては、安定同位元素$$^{15}$$Nとの特徴を比較し、$$^{13}$$Nの利用の現状を紹介した。また、大学とのプロジェクト共同研究で進めている$$^{11}$$C-メチオニンや$$^{13}$$NO$$_{3-}$$を用いた研究例の紹介も含めた。

論文

A New water target system for the production of $$^{18}$$F and $$^{13}$$N to be used in plant study

石岡 典子; 松岡 弘充; 渡辺 智; 長 明彦; 小泉 光生; 関根 俊明

Synthesis and Applications of Isotopically Labelled Compounds 1997, p.669 - 672, 1998/00

植物生理機能の解明研究に必要である$$^{18}$$F及び$$^{13}$$N(ポジトロン放出核種)を製造するために、氷をターゲットとして用いることが可能な新しいターゲットシステムを開発した。原研高崎のAVFサイクロトロンで開発された二次元ポジトロンイメージング装置とこれらのポジトロン放出核種をトレーサーとして用いることにより、植物の物質移動を動的に計測することが可能となる。本報告書では、新しく開発した水ターゲット照射システムとそれを用いた$$^{18}$$F及び$$^{13}$$Nの製造技術の開発について発表する。

論文

Detection and characterization of nitrogen circulation through the sieve tubes and xylem vessels of rice plants

林 浩昭*; 岡田 好田*; 松橋 信平; 久米 民和; 茅野 充男*; 真野 弘範*; 石岡 典子; 内田 博*

Plant Nutrition, 0, p.141 - 145, 1997/00

植物体内で栄養素は、導管及び篩管を通って循環する。根から吸収された養分は葉に送られ、葉で代謝された栄養素は再び根等に送られる。導管や篩管液の採取が、植物中の栄養素移行パターンを知る第1歩である。そこで、水耕栽培したイネを用いて、種々の栄養素の循環を導管液や篩管液を分析して調べた。導管液は葉鞘や葉身に切込みを入れて収集し、篩管液は「昆虫レーザー法」と呼ばれる虫の嘴を切って採取する方法で集めた。これらの液の成分をHPLC分析して検討した。窒素に関しては、$$^{13}$$Nを用いてポジトロン・イメージを計測した。これらの結果、液中の成分は培養液の組成の影響を受けること、窒素の動きは10分以内に可視化できることなどを明らかにした。

論文

Characterization of $$^{13}$$N and $$^{15}$$O induced in air of a high energy electron acceletrator room

遠藤 章; J.Henshaw*; M.A.Mignanelli*

KEK-Proceedings, 0, p.32 - 39, 1996/11

高エネルギー加速器施設における内部被ばく線量評価に必要な基礎データを得るため、100MeV電子加速器施設において、空気の光核反応により生成される$$^{13}$$N、$$^{15}$$Oの化学形を分析した。$$^{13}$$N、$$^{15}$$Oは、N$$_{2}$$、O$$_{2}$$、NO$$_{x}$$、O$$_{3}$$など、複数の化学形で存在していることがわかった。また、実験で得られた化学組成を、計算シミュレーションにより解析した。光核反応で生成された$$^{13}$$N、$$^{15}$$Oの化学形をいくつか仮定し、それらと空気の放射線分解生成物との化学反応を調べた。その結果、光核反応で生成された$$^{13}$$N、$$^{15}$$Oは、分子、原子などの形で存在し、そのうち原子状のものが、NO$$_{x}$$やO$$_{3}$$の化学形へ変化することが示唆された。

論文

PET-2 植物代謝研究への利用

久米 民和

理研シンポジウム 加速器を用いた陽電子利用技術の展開, 0, p.19 - 22, 1996/00

ポジトロン・イメージング装置の植物生体機能解明研究への応用について紹介する。ポジトロン放出核種は生体外から非破壊で計測可能であり、生きたままの状態での生体機能の計測に有効である。原研に設置したポジトロン・イメージング装置の特徴を紹介するとともに、植物への応用例について述べる。$$^{18}$$F-水や$$^{22}$$Naを用いた実験では、切りバラの照射による障害と糖による回復効果に対応した移行変化が示された。$$^{13}$$NO$$_{3}$$,$$^{11}$$CO$$_{2}$$及び$$^{11}$$C-メチオニンを用いた実験では、短時間におこる植物体内での吸収、移行、代謝に関して得られた結果について述べる。これまでに、$$^{11}$$C-メチオニンを用いた実験などで、茎と根の間に集積場所があり、そこから若い葉に再分配されていることを示す画像が得られている。

論文

Characteristics of the chemical forms of $$^{11}$$C, $$^{13}$$N, and $$^{15}$$O induced in air by the operation of a 100MeV electron linear accelerator

遠藤 章; 菊地 正光; 井沢 庄治; 池沢 芳夫

Health Physics, 68(1), p.80 - 88, 1995/01

https://doi.org/10.1097/00004032-199501000-00010
 被引用回数：6 パーセンタイル：54.93(Environmental Sciences)

高エネルギー電子加速器施設では、電子と物質との相互作用の結果発生する制動放射線による光核反応で空気汚染が発生する。本研究では、100MeV電子加速器施設のターゲット室内空気中に生成される$$^{11}$$C,$$^{13}$$N,$$^{15}$$Oの組成及びそれらの化学形を、各種フィルターによる空気捕集法、通気型電離箱及びラジオガスクロマトグラフ法を用いて調べた。$$^{11}$$C,$$^{13}$$N,$$^{15}$$Oは、いずれも98%以上がガス状で存在し、それらの化学形は、CO$$_{2}$$,N$$_{2}$$,O$$_{2}$$,NO$$_{x}$$(NO)等であった。加速器の運転条件、室内の換気条件と生成される空気汚染核種の組成との関係、さらにそれが被ばく評価に及ぼす影響について述べる。

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