【研究領域課題番号】22K03647 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

ガンマ線 / 宇宙線 / コンプトンカメラ / シンチレーションファイバー / イメージング

【研究種目】基盤研究(C)

【研究期間】2022-04-01 - 2025-03-31

【配分額】4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)

【研究領域課題番号】19H01919 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

ガンマ線 / 宇宙線 / コンプトンカメラ / シンチレーションファイバー / イメージング

【研究成果の概要】

本研究では、低エネルギー宇宙線の探査が可能な2-10MeVの脱励起ガンマ線に特化した高感度ガンマ線カメラの開発を行った。カメラは研究代表者が考案したシンチレーションファイバーを用いた電子飛跡検出型コンプトンカメラである。以前開発した小型カメラを改良するとともに、Geant4シミュレーターで検出器モデルを構築し、飛跡再構成や宇宙線ミューオンによるエネルギー較正の手法を開発した。また、ガンマ線の複数回散乱事象を検証可能な大型のカメラを設計・製作し、カメラを構成するCMOSカメラ等の評価を行った。尚、大型カメラ設計の際に考案したガンマ線のエネルギー・到来方向再構成の手法の特許申請を行った。

【研究の社会的意義】

本研究では、1GeV以下の低エネルギー宇宙線の探査が可能な2-10MeVの脱励起ガンマ線に特化した高感度ガンマ線カメラの基礎開発を行い、その有効性を実験的に検証することを目的とした。もし、本研究で開発に成功すれば宇宙線研究の核心的な問題である(a)加速粒子種、および(b)銀河系内エネルギー収支の問題に迫れる。一方、本研究で開発するカメラで感度が高く撮像することができれば、核融合や放射線治療など、原子核の反応に関連する広い分野で応用する可能性がでてくる。本研究期間内では、このようなガンマ線カメラの基本的な要素技術の開発を進めることができた。

【研究種目】基盤研究(B)

【研究期間】2019-04-01 - 2022-03-31

【配分額】17,940千円 (直接経費: 13,800千円、間接経費: 4,140千円)

【研究分野】原子力学

【研究領域課題番号】17H06159 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

ガンマ線 / 同時計数 / DPECT / シンチレータ / カスケードガンマ線 / イメージング / がん診断 / In-111 / コンプトンカメラ / CeBr3 / 核医学イメージング / 核医学 / 診断 / コンプトン散乱 / 高速シンチレータ / CMOS-SOI / 放射線計測 / アイソトープ

【研究成果の概要】

従来のガンマ線診断法であるPET では解像度、SPECT では撮像感度の点で原理的限界があった。我々は複数ガンマ線放出核種を対象とした多光子ガンマ線時間／空間相関型断層撮像法を新たに考案した。本手法は、1つの事象で空間中のガンマ線放出位置を特定できる上に、PETのような陽電子の飛程に起因する解像度の劣化のない手法である。本研究では、これを可能とする核種を見出し、要素技術の研究から始め、イメージング装置の開発に成功した。この結果、ファントム画像・マウスを用いた画像の取得を行い、画像再構成を必要とせずにイメージングを行い、放射能で標識したペプチドが腫瘍に集積していることを示すことまでを立証した。

【研究の社会的意義】

学術的には、従来見過ごされていた複数のガンマ線を放出する核種に着眼し、それらの相関を用いることで高いS/N比を実現し、複数の核種を同時に計測可能な新手法を実現したこと、陽電子消滅によるγ線とは異なり、放出位置から直接かつ任意の方向にガンマ線が放出されることを利用し、画像再構成を必要としない、高分解能イメージングが可能であることを示したことに大きな意義がある。
社会的には、長半減期の核種の利用を可能とする分子イメージングの新手法を提案し、実際に装置を開発して腫瘍に蓄積するペプチドを可視化することによりその有用性を明らかにしたことで、脳機能の診断やがん診断などの進歩につながる基盤的な成果が得られた。

【研究種目】基盤研究(S)

【研究期間】2017-05-31 - 2022-03-31

【配分額】205,790千円 (直接経費: 158,300千円、間接経費: 47,490千円)