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論文

Study of charged particle activation analysis, 2; Determination of boron concentration in human blood samples

池部 友理恵*; 大島 真澄*; 伴場 滋*; 浅井 雅人; 塚田 和明; 佐藤 哲也; 豊嶋 厚史*; Bi, C.*; 瀬戸 博文*; 天野 光*; et al.

Applied Radiation and Isotopes, 164, p.109106_1 - 109106_7, 2020/10

 被引用回数:0 パーセンタイル:0.01(Chemistry, Inorganic & Nuclear)

ホウ素中性子捕捉療法(BNCT)は難治性がんの治療に有効な放射線療法である。BNCTでは、中性子照射時間や中性子被曝量のコントロールのために、全血試料中の$$^{10}$$B濃度の正確な定量が不可欠である。我々は荷電粒子誘起放射化分析法(CPAA)を全血試料中$$^{10}$$B濃度の非破壊・精密測定に適用した。実験は原子力機構(JAEA)タンデム加速器にて8MeVの陽子ビームを用いて実施した。$$^{10}$$B(p,$$alpha$$)$$^{7}$$Be反応で生成する$$^{7}$$Beからの478keV $$gamma$$線を用いて$$^{10}$$Bを定量した。また血液中の鉄との核反応で生成する$$^{56}$$Coの$$gamma$$線を用いて$$gamma$$線強度を規格化した。実験の結果、開発したCPAA法は血液中の$$^{10}$$B濃度の定量に適用できることが明らかとなった。

論文

Conceptual design of an abnormality sign determination system for the general control system of the Materials and Life Science Experimental Facility at J-PARC

酒井 健二; 大井 元貴; 勅使河原 誠; 直江 崇; 羽賀 勝洋; 渡邊 聡彦*

Journal of Neutron Research, 22(2-3), p.337 - 343, 2020/10

核破砕中性子源やミュオン標的などを安全に効率よく運転するために、物質・生命科学実験施設(MLF)は、専用の全体制御システム(GCS)を有する。GCSは、様々な運転状況下でMLF内の多くの設備機器の監視操作やインターロック系を管理・運用する。2008年の最初の陽子ビームの受け入れ以来、GCSは10年以上も大きなトラブルもなく安定したMLFの運転を実現してきた。GCSはターゲットステーション関連の運転データを保存するデータ蓄積サーバーを有し、蓄積されたデータを調べることで異常事象検知や原因究明に貢献してきた。しかしながら、今後もMLFの安定した運転を継続するには、放射線損傷や経年劣化などに起因するターゲットステーションの潜在的な異常を予知する異常兆候判定システム(ASDS)の導入が必要になってくる。ASDSは、陽子ビーム,ターゲットステーション, 2次ビームなどの多様で長期間に渡る運転データを使った解析に基づいて、ターゲットステーションの僅かな状態変化から異常を判断する。本報告は、GCSの現状、ASDSの概念設計、及びASDSのための多様なデータを包括的に扱う統括データ蓄積サーバーの導入について論ずる。

論文

iBNCT用線形加速器のビームコミッショニング

内藤 富士雄*; 穴見 昌三*; 池上 清*; 魚田 雅彦*; 大内 利勝*; 大西 貴博*; 大場 俊幸*; 帯名 崇*; 川村 真人*; 熊田 博明*; et al.

Proceedings of 13th Annual Meeting of Particle Accelerator Society of Japan (インターネット), p.1244 - 1246, 2016/11

いばらき中性子医療研究センターのホウ素中性子捕獲療法(iBNCT)システムは線形加速器で加速された8MeVの陽子をBe標的に照射し、中性子を発生させる。この線形加速器システムはイオン源, RFQ, DTL, ビーム輸送系と標的で構成されている。このシステムによる中性子の発生は2015年末に確認されているが、その後システムの安定性とビーム強度を共に高めるため多くの改修を施した。そして本格的なビームコミッショニングを2016年5月中旬から開始する。その作業の進展状況と結果を報告する。

論文

Determination of the compound biological effectiveness (CBE) factors based on the ISHIYAMA-IMAHORI deterministic parsing model with the dynamic PET technique

石山 新太郎; 今堀 良夫*; 伊丹 純*; Koivunoro, H.*

Global Journal of Medical Research; F, 15(4), p.1 - 5, 2015/11

ボロン薬剤BPAを投与したがん患者PETデータからCBEファクターを求めるための決定論的石山-今堀モデル(I-Iモデル)を提案している。本論文では、実際のがん患者にBPAを投与後の動的PETデータからシグモイド関数近似を行い、I-Iモデル中のNth/Nmax値を一義的に求められることを示すことで様々な重篤度の患者33ケースで個別にCBEファクターを求めることを示した。

論文

Determination of the Compound Biological Effectiveness (CBE) factors based on the ISHIYAMA-IMAHORI deterministic parsing model with the dynamic PET technique

石山 新太郎; 今堀 良夫*; 伊丹 純*; Koivunoro, H.*

Journal of Cancer Therapy, 6(8), p.759 - 766, 2015/08

ダイナミックPET法により計測された脳腫瘍患者の腫瘍ならびに正常細胞中に静脈注射された10BPA薬剤の濃度からBNCT治療のためのCBEファクターの導出を石山-今堀モデルを用いて精度よく算出することができた。

論文

B-C-N hybrid synthesis by high-temperature ion implantation

Uddin, M. N.; 下山 巖; 馬場 祐治; 関口 哲弘; Nath, K. G.; 永野 正光*

Applied Surface Science, 241(1-2), p.246 - 249, 2005/01

 被引用回数:8 パーセンタイル:38.06(Chemistry, Physical)

類似化合物であるグラファイトと六方晶窒化ホウ素はそれぞれ半金属と絶縁体であって電子構造は全く異なる。これにより両者のハイブリッド材料(B-C-Nハイブリッド)半導体的性質を持つことが期待されている。われわれはB-C-Nハイブリッドを合成するためにグラファイトにボラジン(B$$_{3}$$N$$_{3}$$H$$_{6}$$)をイオン注入することによりB-C-Nハイブリッド合成を試みた。実験は高エネルギー加速器研究機構放射光施設で行った。室温及び、YAGレーザーで600$$^{circ}$$Cに加熱したグラファイトに3keVに加速したボラジンのプラズマをさまざまなフルエンスで打ち込み、B原子周囲の化学結合状態について光電子分光法(XPS)を用いて調べた。室温,600$$^{circ}$$CでのB1s XPSスペクトルはともにB-C, B-N, B-C-N結合に由来するさまざまな成分を示したが、各成分の強度比は温度とフルエンスに大きく依存した。特にB-C-Nに帰属されるピークは室温で合成した試料に比し600$$^{circ}$$Cで合成した試料において大きく成長し、ドミナントな成分になることが確認された。この結果によりB-C-Nハイブリッドは高温でのイオン注入により優先的に合成されることを示した。

論文

Hazard analysis approach with functional FMEA in PSA procedure for MOX fuel fabrication facility

玉置 等史; 吉田 一雄; 渡邉 憲夫; 村松 健

Proceedings of International Topical Meeting on Probabilistic Safety Analysis (PSA '05) (CD-ROM), 11 Pages, 2005/00

原子力機構では、MOX燃料加工施設に適用できる確率論的安全評価手順の開発を行っている。この第一段階のハザード分析として、機能レベルでの故障モード影響解析(FMEA)手法を用いて可能性のある事故原因の候補(異常事象候補)を抜け落ちなく抽出し、次に抽出した異常事象候補から事故シナリオにリスク上有為な寄与を与える異常事象を選別するために異常事象候補が原因で想定される事故の発生頻度及び事故影響を概略的に評価し、選別用リスクマトリクスを用いて相対的なリスクの比較をもとに選別する方法を提案した。機能レベルでのFMEA手法は、工程を構成する設備・機器の機能の喪失に着目しその影響を解析する方法で、詳細な機器情報に依存せずに実施できる特徴を持つ。この方法を用いて仮想的に設定したモデルプラントを対象に分析を実施しその有用性を確認した。

論文

Improvement of dose calculation accuracy for BNCT dosimetry by the multi-voxel method in JCDS

熊田 博明; 山本 和喜; 山本 哲哉*; 中井 啓*; 中川 義信*; 影治 照喜*; 松村 明*

Applied Radiation and Isotopes, 61(5), p.1045 - 1050, 2004/11

 被引用回数:11 パーセンタイル:60.18(Chemistry, Inorganic & Nuclear)

JRR-4で実施されているBNCTにおいて、各患者に付与される吸収線量を評価するために、原研ではJCDSを開発した。従来のJCDSでの線量計算方法は、頭部モデルを10$$times$$10$$times$$10mmメッシュに分割したモデル(ボクセルモデル)を作成して計算を実行する。このJCDSの線量計算精度を向上させるために、頭部モデルを5, 10, 20mmの数種類のボクセルを組合せたボクセルモデルを作成して計算を実行できるマルチボクセル手法を開発した。この計算精度を検証するため、ファントム実験値等との比較を行った。この検証結果によって、JCDSのマルチボクセル手法によって効率的に線量計算精度を向上させることができることを確認した。

論文

Radiation injury of boron neutron capture therapy using mixed epithermal- and thermal neutron beams in patients with malignant glioma

影治 照喜*; 永廣 信治*; 溝渕 佳史*; 戸井 宏行*; 中川 義信*; 熊田 博明

Applied Radiation and Isotopes, 61(5), p.1063 - 1067, 2004/11

 被引用回数:9 パーセンタイル:54.08(Chemistry, Inorganic & Nuclear)

本研究は、悪性グリオーマに対する熱外-熱混合中性子ビームによるホウ素中性子捕捉療法(BNCT)実施後の急性もしくは晩発的な放射線障害について明確にすることを目的としている。1998年から2004年までの間に熱外-熱混合中性子ビームによるBNCTを18症例実施した。この18症例に対して3つの照射線量コントロール(プロトコルA,B,C)を適用して照射を行った。これらの評価結果からわれわれは、遅発的放射線障害を避けるためには血管線量で12Gyを超えないこと、言語野に存在する腫瘍に対しては10Gy以下とすることを結論とする。

論文

Current clinical results of the Tsukuba BNCT trial

山本 哲也*; 松村 明*; 中井 啓*; 柴田 靖*; 遠藤 聖*; 桜井 文雄; 岸 敏明; 熊田 博明; 山本 和喜; 鳥居 義也

Applied Radiation and Isotopes, 61(5), p.1089 - 1093, 2004/11

 被引用回数:46 パーセンタイル:93.63(Chemistry, Inorganic & Nuclear)

高位のグリオーマの患者9症例に対して、原研JRR-4を使って混合熱-熱外中性子ビームを用いた術中ホウ素中性子捕捉療法(IOBNCT)を実施した。最大熱中性子束は、1.99$$sim$$2.77e+9(n/cm$$^{2}$$/s)であった。この研究における暫定的なサバイバルデータでは、生存期間の中央値は、悪性神経膠腫に対しては23.2か月、悪性星状細胞腫に対しては25.9か月という結果であり、これは他の放射線治療(追加の放射線治療を施す場合/施さない場合のそれぞれ)の結果と一致している。この結果をもとに熱外中性子ビームによるBSHを用いたIOBNCTの新たなプロトコールを計画することが可能となった。

論文

NEXAFSによるNi(111)上の$$h$$-BN薄膜の電子構造解析

下山 巖; 馬場 祐治; 関口 哲弘; Nath, K. G.

表面科学, 25(9), p.555 - 561, 2004/09

六方晶窒化ホウ素($$h$$-BN)はグラファイト構造を持つ絶縁体であり、超薄膜絶縁体材料としての興味深いターゲットである。近年幾つかの遷移金属単結晶表面上にエピタキシャル$$h$$-BNモノレイヤーが形成されることが報告された。そのうちNi(111)は$$h$$-BNとの格子整合性が高いためエピタキシャル薄膜成長に対し有利であるがその薄膜-基板間相互作用については十分明らかになってはいない。そこでわれわれは吸収端近傍X線微細構造(NEXAFS)分光法を用いて$$h$$-BN/Ni(111)の電子構造を調べ、薄膜-基板間相互作用を明らかにすることを試みた。ボラジン(B$$_{3}$$N$$_{3}$$H$$_{6}$$)を用いたCVD法によりNi(111)上に$$h$$-BN薄膜を形成し、そのB K端でのNEXAFSスペクトルを測定した。得られたスペクトルはバルク$$h$$-BNでは観測されない新しい$$pi$$*ピークを示した。このピークの解釈のためモデルクラスターを用いたDV-X$$alpha$$分子起動計算を行い、新しいピークがおもにNi4p軌道と$$h$$-BNの$$pi$$*軌道との混成により生じたものであることを明らかにした。この結果からわれわれは$$h$$-BNモノレイヤーとNi(111)基板は化学吸着的な強い相互作用を持つと結論した。

論文

NEXAFS spectra of an epitaxial boron nitride film on Ni(111)

下山 巖; 馬場 祐治; 関口 哲弘; Nath, K. G.

Journal of Electron Spectroscopy and Related Phenomena, 137-140, p.573 - 578, 2004/07

 被引用回数:25 パーセンタイル:71.74(Spectroscopy)

六方晶窒化ホウ素(h-BN)はグラファイト構造の2次元的な異方性を持つワイドバンドギャップ化合物であり、超薄膜絶縁体の材料として興味深い対象である。近年そのエピタキシャル薄膜がNi(111)上に形成されることが明らかになった。そこでわれわれは吸収端近傍X線微細構造(NEXAFS)分光法を用いてこのエピタキシャル薄膜の電子構造を調べた。h-BNエピタキシャル薄膜生成にはボラジン(B$$_{3}$$N$$_{3}$$H$$_{6}$$)を用いた。真空中で加熱したNi(111)基板にボラジンガスを吹き付けることによって約1$$sim$$2層のh-BN薄膜を得た。薄膜とバルクの電子構造の違いを調べるため両者のNEXAFSスペクトルを測定した。バルクh-BNはホウ素K吸収端のNEXAFSスペクトルにおいて1s$$rightarrow$$$$pi$$*遷移に帰属される特徴的な一本の$$pi$$*ピークを示す。一方h-BN薄膜のスペクトルはバルクのスペクトルに観測された$$pi$$*ピークの高エネルギー側に新しいピークを示した。NEXAFSスペクトルの偏光依存性解析によりこのピークは$$pi$$*ピークに帰属された。この結果はh-BNエピタキシャル薄膜の$$pi$$*バンドがバルクh-BNの$$pi$$*バンドと明らかに異なることを示しており、基板との相互作用によりh-BNの伝導帯における電子構造の変容が生じたことを示唆している。

論文

多層パーセプトロンを用いた原子力プラントシミュレーション

大野 富生*; Subekti, M.*; 丸山 裕太*; 鍋島 邦彦; 工藤 和彦*

第13回インテリジェント・システム・シンポジウム講演論文集, p.212 - 217, 2003/12

本研究では、ニューラルネットワークモデルの一つである多層パーセプトロンを用いて原子力プラントのシミュレーション方法について述べる。ニューラルネットワークの主な特徴は学習による高速な処理でモデルを得ることが可能である。さらに、入力に「時間同期信号」と「進展同期信号」を加えることにより、いろいろな大きさや進展速度を持つ異常事象にも対応することができる。PWRシミュレータで作成した幾つかのサンプルデータを学習させることによって、学習以外の進展速度を持つ異常、特に外挿にも適用できることが明らかになった。

論文

ホウ素中性子捕捉療法のための線量評価システム(JCDS)の検証

熊田 博明; 山本 和喜; 鳥居 義也; 松村 明*; 中川 義信*

Japanese Journal of Medical Physics, Vol.23, Supplement 3, p.292 - 295, 2003/09

現在原研では、JRR-4で実施されているホウ素中性子捕捉療法(BNCT)に対して、より精度の高い線量評価を行うため、患者頭部内の照射線量を計算によって評価するBNCT線量評価システム(JCDS)の開発を行っている。JCDSは患者の医療画像データをもとに患者頭部の3次元モデルを作成し、モンテカルロコード:MCNP-4Cによって線量計算を行うものである。このJCDSの計算精度とBNCTへの適用性を明らかにするため、円筒水ファントム実験値との比較、これまで熱中性子ビームを使って行われたBNCTから得られた実測データとの比較により検証を行った。ファントム実験値に対しては表面を除く領域で5%以下の制度であることを確認した。実際のBNCTの実測データとの比較では、熱中性子束の最大値に対して標準偏差で8%以下であった。これらの評価結果と今後の開発について報告を行う。

報告書

ホウ素中性子捕捉療法のためのBNCT線量評価システム(JCDS)の開発(協力研究)

熊田 博明; 山本 和喜; 鳥居 義也; 松村 明*; 山本 哲哉*; 能勢 忠男*; 中川 義信*; 影治 照喜*; 内山 順三

JAERI-Tech 2003-002, 49 Pages, 2003/03

JAERI-Tech-2003-002.pdf:5.22MB

JRR-4に整備した中性子ビーム設備によって、熱外中性子ビームを用いたホウ素中性子捕捉療法(BNCT)を実施することが可能となった。熱外中性子ビームBNCTの実施に必要な治療計画を作成するためには、患者への吸収線量を事前に評価することが不可欠である。患者頭部内の線量分布を数値シミュレーションによって評価し、治療計画作成を支援するBNCT線量評価システム(JCDS)の開発を行った。JCDSは、医療画像であるCT,MRIデータをもとに患者の頭部モデルを作成し、頭部内の中性子及び$$gamma$$線の線束分布をモンテカルロ・コードMCNPで計算するための入力データを自動作成して線量計算を行い、この計算結果を医療画像上に表示させることのできるソフトウェアである。JCDSの特徴として、(1)CTデータとMRIデータの両方を取り扱うことにより、患者の正確な頭部モデルを簡便に作成する機能,(2)日本で実施されている開頭手術を伴ったBNCTに対応し、頭部モデルの形状を編集する機能,(3)計算によって導かれた照射位置に患者を正確にセッティングするための情報を出力する機能などを有している。本報告は、JCDSの基本設計と各処理機能、及びJCDSの計算性能を検証した結果について記述したものである。

報告書

温度遷移による高燃焼度PWR燃料被覆管の機械特性変化

永瀬 文久; 上塚 寛

JAERI-Research 2002-023, 23 Pages, 2002/11

JAERI-Research-2002-023.pdf:1.94MB

軽水炉の異常過渡や事故時の燃料棒健全性を評価するための基礎データを得ることを目的に高燃焼度PWR燃料被覆管を673~1173Kで0~600s間加熱し、室温においてリング引張試験を実施した。試験の結果から、加熱温度と加熱時間に依存した被覆管強度と延性の変化が明らかになった。温度遷移による機械特性の変化は、主に、照射欠陥の回復,ジルカロイの再結晶,相変態,それらに伴う水素化物析出形態の変化に対応しているものと考えられる。また、未照射被覆管との比較により、高温においても短時間では照射の影響が消失しない可能性が示された。合わせて、高燃焼度PWR被覆管の半径方向水素濃度分布を測定し、被覆管外表面部で約2400wtppmという高濃度の水素を検出した。このような高濃度の水素集積は、高燃焼度PWR燃料被覆管の延性低下や加熱後の延性変化と密接に関連すると考えられる。

論文

Verification of the JAERI computational dosimetry system for neutron capture therapy

熊田 博明; 松村 明*; 中川 義信*; 山本 哲哉*; 山本 和喜; 鳥居 義也

Research and Development in Neutron Capture Therapy, p.529 - 534, 2002/09

現在原研では、より正確な線量評価をともなったホウ素中性子捕捉療法(BNCT)の実施を支援するため、患者頭部内の照射線量を計算によって評価するBNCT線量評価システム(JCDS)の開発を行っている。JCDSは患者の医療画像データを基に患者頭部の3次元モデルを作成し、モンテカルロコード:MCNP-4Cによって線量計算を行うものである。また、JCDSは照射線量を計算するだけでなく、患者を照射位置に正確かつ迅速にセッティングを行う「患者セッティングシステム」と連携し、患者の照射位置へのセッティングを支援する機能も有している。線量評価システムは初期バージョンが完成し、現在システムの検証を行っている。このJCDSの計算性能とBNCTへの適用性,有用性について報告を行う。

論文

Development of the multi-leaf collimator for neutron capture therapy

熊田 博明; 岸 敏明; 堀 直彦; 山本 和喜; 鳥居 義也

Research and Development in Neutron Capture Therapy, p.115 - 119, 2002/09

現在実施されている熱中性子ビームによるBNCTでは、患者頭部の照射領域外の正常組織に対する照射線量を抑えるため、濃縮リチウム入り熱可塑性プラスチック(リチウムヘルメット)をターゲット領域周辺に取り付け、照射領域を絞って照射を行っている。しかし、将来実施が期待されている熱外中性子ビームを用いたBNCTにおいては、このリチウムヘルメットでは熱外~高速中性子ビームに対して十分な遮へい効果が期待できないため、これに代わる技術が必要であった。そこで、ビーム孔部のコリメータを板厚6mm$$times$$幅108.5mm$$times$$奥行き60mmのフッ化リチウム入ポリエチレンのスライドを多数重ね合わせ(左右30枚ずつ)、任意のビーム孔形状を設定可能なマルチリーフコリメーターの開発を行った。このマルチリーフコリメータをBNCTに適用することにより、患部外の正常組織への線量を抑え、ターゲット領域に対して適切な線量を与えるBNCT照射の実施が可能となる。このマルチリーフコリメータの検証結果と性能について報告を行う。

論文

Comparison of patient brain dose measurements and the JCDS calculation

山本 哲哉*; 松村 明*; 山本 和喜; 熊田 博明; 鳥居 義也; 遠藤 聖*; 松下 明*; 柴田 靖*; 能勢 忠男*

Research and Development in Neutron Capture Therapy, p.415 - 418, 2002/09

術中ホウ素中性子捕捉療法での患者脳内の線量の測定値を原研で開発している線量評価システム(JCDS)による計算結果との比較を行った。測定値での脳表面の最大熱中性子束は、平均2.33$$pm$$0.37$$times$$10$$^{9}$$(cm$$^{-2}$$s$$^{-1}$$)であり、血中ホウ素線量は平均11.4$$pm$$1.2(Gy)であった。これに対してJCDSの計算結果は、それぞれ2.21$$pm$$0.33$$times$$10$$^{9}$$(cm$$^{-2}$$s$$^{-1}$$),5.7(3.5-7.8)(Gy)であった。これらの検証結果を踏まえ、IO-BNCTでの線量評価に対して、術後の体積線量をコントロールするためにJCDSを試験的に適用することが望まれる。BNCTから得られた測定結果との比較によるJCDSの検証について報告を行う。

論文

Failure pattern in the patients who underwent intraoperative boron neutron capture therapy (IOBNCT)

中井 敬*; 松村 明*; 山本 哲哉*; 柴田 靖*; Zhang, T.*; 阿久津 博義*; 松田 真秀*; 松下 明*; 安田 貢*; 高野 晋吾*; et al.

Research and Development in Neutron Capture Therapy, p.1135 - 1138, 2002/09

原研JRR-4を使って、悪性グリオーマの患者15例に対してホウ素中性子捕捉療法が行われた。このうち2002年4月までに筑波大学が実施した7例の患者について事後の経過を観察し、その結果を報告する。MRIを使った検証では、1例の術野内の再発がみられ、2例の術野外での再発がみられた。また、1例において照射によるネクローシスがみられた。

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