球状マイクロソーラーセルによる医療用陽子線の線量測定に関する基礎的研究

利用球形微型太阳能电池进行医用质子束剂量测定的基础研究

• 批准号: 13750053
• 负责人: 納冨 昭弘
• 金额: $ 1.41万
• 依托单位: University of Tsukuba
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• 财政年份: 2001
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2001 至 2002
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-13750053/
• 关键词: 陽子線線量測定; マイクロソーラーセル; 無線読み出し; 陽子線治療; 球状マイクロソーラーセル; 「その場」測定; 線量分布

本研究では、球状マイクロソーラーセルによる、医療用陽子線線量の「その場」測定の可能性について検討を行った。昨年度は、試作した球状マイクロソーラーセルの陽子線入射に対する応答特性を様々な観点から調べて、その有用性について日本原子力学会に於いて発表した。マイクロソーラーセル信号の線量に対する線形性は充分であり、球体であるために感度の入射方向依存性は、ほとんど見られなかった。今年度は、信号読み出し技術の開発に関する検討を行った。信号の取り出しについては、有線式、無線式の可能性があるが、まず、基礎的な実験として、無線にて読み出し前置増幅器に電力を送信し、検出器側のアンテナにて受信して回路を動作させる電力を供給する方式の試作器を製作した。マイクロソーラーセルの出力信号は、やはり無線にて外部のアンテナで受信した。前置増幅器には、IC化された漏れ電流の少ないオペアンプを使用した。アンテナの大きさや幾何学的条件を変えて最適な組み合わせを探索した。その結果、電力受信用のアンテナの大きさは、2cm×2cmの大きさが必要であり、送信機と受信機の間隔は最長でも10cmであることが分かった。生体等価物質であるMixDPファントム(厚さ10cm)通して、陽子線入射による信号の読み出しが可能であることを確認した。今後、マイクロソーラーセルに付随する前置増幅器及び電源回路類の小型化が必要である。その為には、最近、進歩が著しいナノテクノロジーを用いることが、有効であると考えられる。

在这项研究中，我们研究了使用球形微型太阳能电池“原位”测量医用质子束剂量的可能性。去年，我们从多个角度研究了原型球形微型太阳能电池对质子束入射的响应特性，并在日本原子能协会上展示了其实用性。微太阳能电池信号相对于剂量的线性足够，并且由于它是球体，因此灵敏度几乎不依赖于入射方向。今年，我们研究了信号读出技术的发展。关于信号提取，有有线或无线方法的可能性，但首先，作为基本实验，电力被无线传输到读出前置放大器，由检测器侧的天线接收，然后连接到电路我们创建了一个原型。为操作系统提供电源的设备。微型太阳能电池的输出信号也由外部天线无线接收。对于前置放大器，我们使用集成在 IC 中的低漏电流运算放大器。我们通过改变天线尺寸和几何条件来寻找最佳组合。结果发现，用于受电的天线尺寸需要为2cm x 2cm，发射器和接收器之间的距离最大为10cm。我们确认，通过将质子束注入 MixDP 体模（10 厘米厚）（一种生物等效材料），可以读出信号。未来，需要缩小与微型太阳能电池相关的前置放大器和电源电路的尺寸。为此，使用最近取得了显着进展的纳米技术被认为是有效的。