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論文

Relation between biomolecular dissociation and energy of secondary electrons generated in liquid water by fast heavy ions

土田 秀次*; 甲斐 健師; 北島 謙生*; 松谷 悠佑; 間嶋 拓也*; 斎藤 学*

European Physical Journal D, 74(10), p.212_1 - 212_7, 2020/10

 被引用回数:0

水中における生体分子と重イオンの相互作用による基礎研究は、放射線生物影響の初期段階の解明へ向けて重要な知見を与えることが期待される。その中で、生体環境を模擬した真空中の液滴標的への重イオン照射実験が進められ、液滴から真空中に飛び出した生体分子グリシンの正イオン及び負イオンの生成収量が計測されているが、その生成メカニズムは未解明であった。そこで、PHITSのイオン飛跡構造解析モードを利用し、重イオンが真空から水に侵入した界面におけるエネルギー付与量を評価し、グリシンの正イオン及び負イオン分子が生成されるメカニズムを解析した。その結果、重イオン照射により発生した2次電子が関与する電離・励起、及び解離性電子付着の誘発量は、生成されたグリシンの正イオン及び負イオンの生成収量と相関があることを見出した。本成果は、放射線生物影響の初期段階の解明へ向けて、新たな科学的知見となるものである。

口頭

放射線被ばくにより全身でDNA損傷はどの程度できるのか?

橋本 慎太郎; 渡辺 立子; 佐藤 達彦

no journal, , 

これまでに、ミクロな飛跡構造シミュレーションにより得られた線量分布を数学的にモデル化し、粒子・重イオン輸送計算コードPHITSに組み込むことにより、放射線被ばくによる細胞生存率を評価するモデルを開発してきた。本研究ではそれを発展させ、飛跡構造シミュレーションに基づくDNA損傷数と線量分布の関係をモデル化し、PHITSと組み合わせることにより、マクロスケールでDNA損傷数を概算できる評価方法を開発した。この手法により、ミクロスケールにおける放射線の挙動を理解し、その知見を基に人体などのマクロスケールにおける放射線影響を調査することで、DNAの損傷がどのようなメカニズムで発がんなどに影響を与えているかを明らかにすることが期待できる。発表では、さらに人体に重イオンが照射された場合のDNA損傷数の分布についても紹介する。

口頭

PHITSによる電子線トラック構造解析

甲斐 健師; 松谷 悠佑; 佐藤 達彦

no journal, , 

放射線と物質の相互作用研究において、PHITSのような汎用放射線輸送計算コードは必要不可欠な技術となっている。これらのコードは、生体との作用に関する研究という観点では、臓器や組織スケールのマクロな三次元体系での線量評価等とともに、DNA損傷のようなナノスケールの微視的空間領域で誘発される放射線作用の研究への適用も期待されている。そこで、近年、このスケールでの放射線挙動を解析できる飛跡構造解析モードを開発し、PHITSへ実装し、公開してきた。本研究で、当該モードにより電子線照射に対するDNA損傷の収量をシミュレーション予測し、実験値と比較検証した結果、両者は良く一致した。これにより、従来のPHITSでは、細胞レベルのエネルギー付与計算までが限界であったが、飛跡構造解析モードの利用により、分子レベルの放射線分解が関与するDNA損傷の推定が可能になったことが検証された。

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