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論文

A New visualization technique for the study of the accumulation of photoassimilates in wheat grains using [$$^{11}$$C]CO$$_{2}$$

松橋 信平; 藤巻 秀; 内田 博*; 石岡 典子; 久米 民和

Applied Radiation and Isotopes, 64(4), p.435 - 440, 2006/04

 被引用回数:18 パーセンタイル:78.49(Chemistry, Inorganic & Nuclear)

非侵襲でのコムギ種子への光合成産物の蓄積の可視化を、[$$^{11}$$C]CO$$_{2}$$とポジトロンイメージング装置(PETIS)を用いた計測により試みた。コムギの最大展開葉の中央部に[$$^{11}$$C]CO$$_{2}$$を供給して生産させた光合成産物が、[$$^{11}$$C]CO$$_{2}$$吸収から53分で穂に到達し、徐々に種子へ蓄積する過程の画像化に成功した。得られた画像では、種子の一粒一粒を識別することができた。画像データを用いて、各種子粒への光合成産物の蓄積について調べたところ、それぞれの種子で蓄積の経時曲線が異なることがわかった。本研究により、PETISが生きた植物内での物質の輸送や分配といった動態の計測と解析に有効な手法であることを示した。

論文

Real-time [$$^{11}$$C]methionine translocation in barley in relation to mugineic acid phytosiderophore biosynthesis

Bughio, N.*; 中西 啓仁*; 清宮 正一郎*; 松橋 信平; 石岡 典子; 渡辺 智; 内田 博*; 辻 淳憲*; 長 明彦; 久米 民和; et al.

Planta, 213(5), p.708 - 715, 2001/09

 被引用回数:16 パーセンタイル:39.17(Plant Sciences)

オオムギが土壌中の鉄を獲得するために分泌するムギネ酸の前駆体であるメチオニンが、植物体のどこに起源をもつかを明らかにするために、リアルタイムでの[$$^{11}$$C]メチオニン転流をポジトロンイメージング法を中心とした計測により行なった。外部から供給した[$$^{11}$$C]メチオニンが鉄欠乏オオムギの根に保持され、ムギネ酸生合成に使われたこと、地上部から根へのメチオニンの移行が見られなかったことなどから、ムギネ酸の前駆体であるメチオニンは植物体の根に起源をもつと結論した。

論文

Evaluation of internal and external doses from $$^{11}$$C produced in the air in high energy proton accelerator tunnels

遠藤 章; 沖 雄一*; 神田 征夫*; 大石 哲也; 近藤 健次郎*

Radiation Protection Dosimetry, 93(3), p.223 - 230, 2001/00

 被引用回数:6 パーセンタイル:45.58(Environmental Sciences)

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の化学形及び粒径を測定した。$$^{11}$$Cは、空気の照射時間0.6~15分、陽子フルエンス率2~8$$times$$10$$^{9}$$cm$$^{-2}$$s$$^{-1}$$に依存せず、98%以上がガス状で、その80%はCO、20%はCO$$_{2}$$であることを明らかにした。得られた化学組成等に基づき、吸入摂取による内部被ばく線量を計算した。これをサブマージンによる外部被ばく線量と合わせ、単位濃度及び時間あたりの線量係数を算出した。計算された線量係数は、加速器室内で生成される$$^{11}$$Cに対する被ばく線量評価に利用することができる。

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

Visualizing real time [$$^{11}$$C]methionine translocation in Fe-sufficient and Fe-deficient barley using a Positron Emitting Tracer Imaging System (PETIS)

中西 啓仁*; N.Bughio*; 松橋 信平; 石岡 典子; 内田 博*; 辻 淳憲*; 長 明彦; 関根 俊明; 久米 民和; 森 敏*

Journal of Experimental Botany, 50(334), p.637 - 643, 1999/05

鉄欠乏時にオオムギの根より放出される三価鉄のキレーターであるムギ平酸は、メチオニンを出発材料として生合成される。そこで、$$^{11}$$C-メチオニンを用いて、鉄欠乏時及び鉄供給時におけるオオムギ植物体内の移行をポジトロン・イメージング装置により計測した。$$^{11}$$C-メチオニンは新葉及びクロロシスを呈した葉に1時間以内に移行したが、古い葉や根への移行はほとんど観察されなかった。葉と根の付け根部分への蓄積が15分後に始まり、他の葉への移行は25分後から認められた。このようなアミノ酸転流をリアルタイムで測定したのは世界で初めてである。

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

 被引用回数:25 パーセンタイル:85.83(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

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$$_{3-}$$$$^{13}$$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

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$$_{3-}$$$$^{13}$$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

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

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

Analysis of carbon translocation in plants using positron-emitting tracer

久米 民和; 松橋 信平; 伊藤 均; G.W.Roeb*; 石岡 典子; 長 明彦; 松岡 弘充; 関根 俊明; 内田 博*; 辻 淳憲*; et al.

JAERI-Review 97-015, p.51 - 53, 1997/11

植物の環境応答を非破壊で計測するための基礎として、ポジトロンイメージング装置を用いて植物の主要構成成分である炭素化物の転流について検討した。$$^{11}$$CO$$_{2}$$(半減期20分)を用いた計測では、葉に短時間で$$^{11}$$CO$$_{2}$$は吸収され、光合成産物の根への移行が観察された。そのコムギの根への$$^{11}$$CO化合物の移行は、特に新根で大きく、幼根の先端に多く蓄積することが認められた。また、光条件の影響を調べた結果では、新葉への$$^{11}$$C化合物の移行は暗条件下で多いのに対し、穂への移行は逆に明条件の方が多かった。$$^{11}$$C-メチオニンを用いた実験では、Fe欠乏のオオムギの葉から根への移行が大きいと予測されたが、根には移行せずに新葉に転流していることが認められた。以上のように、ポジトロン放出核種を用いた計測は、植物のストレス応答を調べるのに有効な手段であると考えられた。

論文

植物のポジトロン・イメージング計測

久米 民和

放射線と産業, 0(73), p.60 - 61, 1997/00

生体外から非破壊で計測でき、生体の機能を生きたままの状態で観測するのに有効な手段であるポジトロン・イメージング計測の植物への応用を紹介した。本研究に用いている装置では、ほぼリアルタイムで植物体内のポジトロン放出核種の二次元画像を得ることができる。ここでは、$$^{18}$$F(半減期110分)を用いた照射切りバラにおける画像、$$^{11}$$C(半減期20分)を用いたコムギの葉からの$$^{11}$$CO$$_{2}$$の取り込みと根への$$^{11}$$C化合物の移行について簡単に述べた。

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

 被引用回数:6 パーセンタイル:55.97(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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