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## 事例 地域一体となって取り組む学校給食の取組

鹿児島県枕崎市は、本土最南端の始発・終着駅「枕崎駅」があり、友好都市である本土最北端の稚内市「稚内駅」とレール一本でつながっている。この縁がきっかけとなり、お互いの特産品である「かつお節」と「昆布」をテーマにした交流事業「コンカツプロジェクト」において、「和だし」を生かした献立づくりと地元食材を活用した学校給食の充実に取り組んでいる。

## 【学校給食センターにおける地産地消の取組】

鹿児島県の枕崎市立学校給食センター（現在、小学校4校、中学校4校の約1,730食を提供）では、地元で栽培された野菜や果物、米をはじめ、かつお、かつお節、枕崎牛、枕崎茶、鹿籠豚など、地産地消を生かした学校給食の提供に努めており、納入業者と連携した納入体制を構築。

特に地元の野菜・果物については、地元納入業者と地域の生産者グループ（給食検討部会）から納入。ここでは市農政課が窓口となって開催される月1回の野菜供給検討会で、給食センターから翌月の使用野菜の予定表を示し、納入可能な食材について検討。

## 【「ふしの日」の取組】

枕崎市では、「枕崎鰹節の良さをもっと広げたい」と、毎月24日を「ふしの日」、11月24日を「いいふしの日」として制定。枕崎が誇るべき食材「かつお節」を枕崎の子供たちが大切にしてほしいとの願いから、給食でもかつおだしを味わうすまし汁やポテトのおかかチーズ焼きなど、かつお節を使った様々なメニューを提供。

## 【地元の野菜を生かした食育の取組】

各学校で子供たちが地元の野菜についての理解を深めるため、生産者との交流授業や交流給食を実施。栄養教諭が仲介役となり、学級担任と生産者との連携を図った上で、生産者から食材等の実物を使って講話を実施。生産者から直接話を聞くことで、子供たちが食べ物を大事にし、食材の生産に関わる人々への感謝の心が育まれるなど、食に関する意識を高めることができている。

地元の野菜の取扱量と品目数の実績

取极量(kg) ___ 品目数

## 【取組の成果と課題】

枕崎市における学校給食への地元の野菜の使用割合は増加傾向。給食センターが地域と連携することで、子供たちはもちろん、学校、家庭、地域が一体となったつながりのある食育を実施。

「ふしの日」のメニューの例

(かつお大トロ丼、かつおだしを味わうすまし汁)

生産者による交流授業

課題として、野菜を納める給食検討部会の高齢化が進み、今後も継続していくためには後継者の育成が必要。また、台風の影響を受けやすい地域であるため、安定した野菜の供給を行うことは難しく平成27年度の取扱量は減少。自然と向き合いながら、常に柔軟な対応ができるよう、生産者と密に連携を図ることが必要。

## 事例 あかさかルンビニー園の取組 〜人と人、自然といのちを育む食育〜

佐賀県有田町にある、あかさかルンビニー園では、「1．栄養のバランスと、日本古来の“うまみ”を常に意識すること」、「2．地産地消にこだわること」という2つの目標を柱として食育を実施。特に、昆布・椎茸・鰹節などで出汁をとり、化学調味料を使わない給食を提供。家庭の食卓で出ることが少なくなった日本人が昔から大切にしていた食文化を幼い頃から味わってもらい、次の世代に伝えていくことを目指す。

また、農業が盛んな地域でもあるため、田植えや稲刈り、季節ごとの野菜栽培体験などを、保護者も交えて実施。

食育は子供たちだけでなく地域を交えた保護者活動の一つであり、子供・保育者・保護者がともに学び合うもの。そのため、園の食育チームが子供たちの給食の献立の説明や、農業体験の意義、理念などを記載した「食育新聞」を学期ごとに発行。

あかさかルンビニー園の食育は、日々の中で口にするものの大切さを感じ、人と人を繋ぎ、自然といのちに感謝する心を育む取組でもある。

田植え体験

食育新聞
## 第3章 地域における食育の推進

☐ 平成28年6月に「食生活指針」を一部改正。

○ 「食事バランスガイド」は、食事の望ましい組合せやおおよその量をイラストで分かりやすく示したものであり、「食生活指針」を具体的な行動に結びつけるものとして平成17年に厚生労働省及び農林水産省が策定。この普及、活用に当たっては、健康づくりに関する事業や地域における食育に関するイベント等で活用。

☐ 「健康日本21（第二次）」では、健康寿命の延伸と健康格差の縮小の実現を目指し、53項目の具体的な目標を設定。目標達成に向け、主要な項目については継続的に数値の推移等の調査や分析を実施。

## コラム

## 16 年ぶりに改正「食生活指針」

「食生活指針」は、国民の健康の増進や生活の質（QOL）の向上、食料の安定供給の確保を図るため、「食料生産・流通から食卓、健康へ」と幅広く食生活全体を視野に入れ、作成されたもの。

平成12年の策定以降にあった動きを踏まえ、文部科学省、厚生労働省、農林水産省が連携して改正。

〈平成12年の策定以降にあった主な「食」をめぐる動き〉

○食育基本法の制定（平成17年）

○「健康日本21（第二次）」がスタート（平成25年）

「和食；日本人の伝統的な食文化」がユネスコ無形文化遺産に登録（平成25年）

○「第3次食育推進基本計画」がスタート（平成28年4月）

生活の質（QOL）の向上を重視し、バランスのとれた食事内容を中心に、食料の安定供給や食文化、環境にまで配慮。また、その実践のため、各項目ごとに取り組むべき具体的な内容もまとめている。

## 食生活指針

① 食事を楽しみましょう。

② 1日の食事のリズムから、健やかな生活リズムを。

③ 適度な運動とバランスのよい食事で、適正体重の維持を。

④ 主食、主菜、副菜を基本に、食事のバランスを。

⑤ ごはんなどの殻類をしっかりと。

⑥ 野菜・果物、牛乳・乳製品、豆類、魚なども組み合わせて。

⑦ 食塩は控えめに、脂肪は質と量を考えて。

⑧ 日本の食文化や地域の産物を活かし、郷土の味の継承を。

⑨ 食料資源を大切に、無駄や廃棄の●少ない食生活を。

⑩ 「食」に関する理解を深め、食生活を見直してみましょう。

(下線部は改正された部分)

## 〈指針のポイント〉

☑ ☐「ゆっくりよく噛んで食べること」を具体的な実践として追加

肥満予防は、引き続き必要。一方で、やせや高齢者の低栄養の予防にも着目。

○体重だけでなく、健康状態にも留意して、無理な減量はやめるようメッセージを発信。

○「主食、主菜、副菜」を組み合わせた食生活は、多様な食品を組み合わせ、必要な栄養素をバランスよくとることができる食生活の基本形。

○高血圧予防の観点からの食塩摂取量の目標値は、男性で1日8 g未満、女性で7 g未満。

脂質はとりすぎだけでなく、脂質の質にも配慮が必要。

○食べ残しや食品の廃棄が与える環境への負荷の観点からも、食料資源を大切にするという環境へ配慮した食育を推進することが必要。

今後は、この「食生活指針」のほか、「食生活指針の解説要領」も十分に踏まえ、関係者が緊密に連携し、各地域の対象者や実情に合わせて、食生活指針を効果的に普及、啓発していく予定。
☐ 「8020（ハチマル・ニイマル）運動」は、80歳になっても自分自身の歯を20本以上保つことを目標として実施。各都道府県でも取組が行われており、厚生労働省では、「8020運動・口腔保健推進事業」を通じて都道府県の取組を支援。

☐ 農林水産省では、平成28年7～9月にテレビ放映されたアニメーションとのタイアップにより、若い世代の視聴者層に向け、共食の楽しさや大切さについて情報発信を実施。

## 事例 地域における歯と口の健康づくりを通じた食育の取組

東京都歯科医師会は、東京都からの委託により、歯と口の健康づくりを通じた食育推進のため、平成21年に都内各地域で展開されている「食育の推進事例」などを掲載した「歯と口の健康からはじめる食育サポートブック」を作成。

さらに、平成27年には、乳幼児期における食べる力の発達支援、高齢期における摂食・嚥下機能支援などを含めて、より実践的に取り組むために「歯と口の健康からはじめる食育チャレンジブック」を作成。

地域で多職種が協同して食育を進めていく取組の参考としてもらうほか、東京都が実施する多職種向け食育講習会で活用。

西東京市歯科医師会では、地域包括ケアシステムの一環として食育、子育て支援を考え、子供が適切な食べ方を身につけることやブラッシング方法等を身につけるための取組を実施。

平成28年10月10日には、子育て世代への取組の一つ「第6回こそだてフェスタ@西東京」に歯科口腔保健の観点からの食育について出展。

歯と口の健康からはじめる

食育サポートブック

歯と口の健康からはじめる

食育チャレンジブック

講演の様子

# コラム アニメーション「甘々と稲妻」とのタイアップによる若い世代に向けた情報発信

農林水産省では、平成28年7月～9月にテレビ放映されたアニメーション「甘々と稲妻」とのタイアップにより、「一緒に食べたら、もっとおいしい☆」をキャッチフレーズに、若い世代の視聴者層に向け、一緒に食事をする「共食」の楽しさや大切さについて情報発信を行った。

本アニメーションは、妻を亡くした男性（犬塚公平）とその愛娘（つむぎ）、そして、親の多忙により一人で食事をする「孤食」になりがちな女子高生（飯田小鳥）の3人が、一緒に料理を作り食卓を囲むことを通して、共食の楽しさや喜びを味わう姿が描かれている。料理の初心者である3人が挑戦する料理は、豚汁やハンバーグ、イカと里芋の煮物、お好み焼きなど、どれも素朴なものであり、番組を見た視聴者がアニメーションの登場人物と同じように実際に料理を作って、大切な誰かと共食したくなるような内容となっている。

20 歳代～30 歳代を中心とした若い世代は、食に関する知識や意識、実践状況の面で他の世代より課題が多いとされており、平成28年4月からスタートした

©雨隠ぎド・講談社／「甘々と稲妻」製作委員会 タイアップによるポスター

「第3次食育推進基本計画」では、重点課題として「若い世代を中心とした食育の推進」を掲げている。

若い世代に向けてはSNS（ソーシャルネットワークサービス）を活用するなど、世代に応じた方法や内容で食育を推進する必要があり、今回のタイアップのように、若い世代が共感しやすく親しみやすい媒体を通じた情報発信や、若い世代が気軽に食に触れられる環境づくり等の多様なアプローチが求められる。
平成 25 年度

# 環境研究総合推進費補助金 研究事業 総合研究報告書

# 半導体コンプトンカメラ技術を用いた放射性汚染物の イメージング分析技術の開発 (3K122105)

平成26年3月

独立行政法人理化学研究所 本村 信治
補助事業名 環境研究総合推進費補助金研究事業（平成24年度～平成25年度）

所管 環境省

国庫補助金 144,225,000 円（複数年度の総計）

研究課題名 半導体コンプトンカメラ技術を用いた放射性汚染物のイメージング分析技術の開発

研究期間 平成24年7月2日～平成26年3月31日

研究代表者名 本村信治（独立行政法人理化学研究所）

研究分担者 榎本秀一（岡山大学）
総合研究報告書概要 …… 1

本文

1．研究背景と目的 …… 10

2．研究方法…… 13

2.1 屋外撮像用 GREI システムの構築と撮像実験…… 13

2.2 遠方撮像法画像再構成法の開発…… 17

2.3 GREI 撮像へッドの遠方撮像最適化設計…… 18

2.4 既有の GREI によるガンマ線源の短時間撮像…… 18

2.5 低エネルギーガンマ線に対する撮像性能の向上…… 19

2.6 GREI 信号処理システムの小型化…… 19

2.7 GREI 撮像へッドを用いた放射性物質モニタリング技術の開発…… 19

2.8 遠方撮像に最適化した GREI 撮像へッドの作製…… 19

2.9 遠方撮像に最適化した GREI 撮像システムの構築と実証実験…… 20

2.10 遠方撮像用画像再構成法の高度化開発…… 28

2.11 デジタル信号処理技術による GREI システムの小型化技術開発…… 31

2.12 機械式冷凍機を装備した両面直交ストリップ電極式 Ge 半導体検出器の作製…… 35

3．結果と考察 …… 37

3.1 屋外撮像用 GREI システムの構築と撮像実験…… 37

3.2 遠方撮像法画像再構成法の開発…… 41

3.3 GREI 撮像へッドの遠方撮像最適化設計…… 41

3.4 既有の GREI によるガンマ線源の短時間撮像…… 45

3.5 低エネルギーガンマ線に対する撮像性能の向上…… 46

3.6 GREI 信号処理システムの小型化…… 47

3.7 GREI 撮像へッドを用いた放射性物質モニタリング技術の開発…… 48

3.8 遠方撮像に最適化した GREI 撮像へッドの作製…… 49

3.9 遠方撮像に最適化した GREI 撮像システムの構築と実証実験…… 55

3.10 遠方撮像用画像再構成法の高度化開発…… 82

3.11 デジタル信号処理技術による GREI システムの小型化技術開発…… 84

3.12 機械式冷凍機を装備した両面直交ストリップ電極式 Ge 半導体検出器の作製…… 88

4．結論 …… 91

5．参考文献 …… 91

6．研究発表 …… 92

7．知的財産権の取得状況 …… 92

8．研究概要図 …… 93

9．英文概要 …… 94
研究課題名：半導体コンプトンカメラ技術を用いた放射性汚染物のイメージング分析技術の開発

研究番号 : 3K122105

国庫補助金清算所要額：144,225,000 円（複数年度の総計）

研究期間：平成24年7月2日～平成26年3月31日

研究代表者名：本村信治（独立行政法人理化学研究所）

研究分担者： 榎本秀一（岡山大学）

## 研究目的

災害により発生する大量の廃棄物の処理に関しては、資源としての利用可能性を追求すると共に早期の復旧を実現するための、廃棄物の特性に応じた迅速で適切な対応が求められるが、東日本大震災においては、それに加えて廃棄物の放射性物質による汚染の可能性も考慮しなければならないことが喫緊の課題として浮上した。そこで本研究では、本研究代表者らが元来医学・生物学研究用のガンマ線撮像装置として開発した半導体コンプトンカメラ「GREI」の技術を応用し、放射性汚染物の位置と放射性核種を一度に検査することを可能にするイメージング分析技術を開発することで、従来は困難であった汚染状況の迅速で正確な把握を可能にし、震災廃棄物の取扱に際して安全・安心を実現することを目的とする。また、本研究代表者らの半導体コンプトンカメラを利用した、新規サーベイ手法の実現も追求する。

本研究代表者らは、医学・生物学研究用に開発した GREI を用いて、植物試料や生きたマウス体内の複数種の放射性物質の分布を同時に画像化することに成功してきた。ただし、これらの撮像結果は、撮像ヘッドからの距離が 5 cm 以内の放射性物質の分布を示したものであり、装置としても単一の撮像ヘッドで約 10 cm までの距離の撮像しか想定していなかった。そこで、本研究課題の目的の達成に向けて、より遠方に存在する放射性物質についても効率的な撮像を可能にするように GREI の撮像性能を拡張する。

## 研究方法

本研究期間内の最終目標として、（1）現在の半導体コンプトンカメラ「GREI」の撮像感度を5倍向上させる、（2）可搬性・保守性に優れたシステムを開発する、（3）従来のガンマカメラでは約300keV以下に限られていた撮像可能なガンマ線のエネルギーを、2MeV以上まで拡張し、同時に核種の同定も可能にする、という項目を申請当初に設定した。そこで、当時の計画においては、現在のGREIシステムにさらに半導体検出器を追加することで遠方撮像性能を向上させることを考案し、そのた
めの新たな半導体検出器の作製を計画していた。しかしながら、初年度の研究開始時期や補助金の採択額、被災現地の状況のより早期の把握などを勘案した結果、平成24年度においては既有のGREIを用いた実証的研究に重点化し、撮像性能を向上させるための新たな半導体検出器の作製は中止した。平成25年度においては、前年度の研究で得られた知見を加味して研究計画を再検討し、最終目標達成のための研究開発を行った。実施した具体的な研究内容は、以下のとおりである：

（平成24年度）①屋外撮像用GREIシステムの構築と撮像実験、②遠方撮像用画像再構成法の開発、③GREI撮像へッドの遠方撮像最適化設計、④既有のGREIによるガンマ線源の短時間撮像、⑤低エネルギーガンマ線に対する撮像性能の向上、⑥GREI信号処理システムの小型化、⑦GREI撮像へッドを用いた放射性物質モニタリング技術の開発。

（平成25年度）⑧遠方撮像に最適化したGREI撮像へッドの作製、⑨遠方撮像に最適化したGREI撮像システムの構築と実証実験、⑩遠方撮像用画像再構成法の高度化開発、⑪デジタル信号処理技術によるGREIシステムの小型化技術開発、⑫機械式冷凍機を装備した両面直交ストリップ電極式Ge半導体検出器の作製。

## ①屋外撮像用 GREI システムの構築と撮像実験

屋外撮像実験で用いる GREI システムを、本研究代表者の所属機関で保有している回路モジュール等を組み合わせて構築した。商用電源の供給がない場所でも撮像実験を可能にするため、インバータ方式の発電機を用いて電源を供給可能にした。また、屋外撮像用 GREI システムの画像再構成法としては、②で述べる手法を用いた。

構築した屋外撮像用 GREI システムを福島県に運搬し、以下の日程で屋外での撮像実験を行った。

平成24年11月25日 福島県相馬郡飯舘村 国道399号線の路肩

平成24年11月26日 福島県県中浄化センター 指定廃棄物の保管作業現場

平成 24 年 11 月 27、28 日 福島大学構内

## ②遠方撮像用画像再構成法の開発

遠方撮像の場合、ガンマ線源の深度方向の分布の情報は消失する。そこで、遠方撮像においては、撮像ヘッドを中心とした球面上の位置座標（θ，φ）にガンマ線源の分布画像を投影する画像再構成法を用いるのが適当である。また、このような球面上に投影した画像を見やすく表示するため、魚眼カメラで撮影した画像と重ね合わせを行うソフトウェアも実装した。

## ③GREI 撮像ヘッドの遠方撮像最適化設計

現在の GREI 撮像へッドに搭載されている 2 つの検出器間の距離を近づけることで遠方撮像の性能を向上させることを検討した。目標は、当初計画の通り、感度を 5 倍向上させることとした。屋外撮像実験で用いた GREI 撮像へッドに搭載されている 2 つの検出器間の距離は 6 cm であり、この距離を近づけることで撮像性能がどの様に向上するかを調べるため、モンテカルロシミュレーションの手法を用いてその撮像性能を見積もった。
## ④既有の GREI によるガンマ線源の短時間撮像

既有の GREI の撮像性能を示す参考とするため、比較的に撮像ヘッドの近傍にあるガンマ線源をどのくらいの時間で画像化可能であるかを示した。

## ⑤低エネルギーガンマ線に対する撮像性能の向上

シリコン半導体検出器を既有のGREIに装着した撮像システムを用いて撮像実験を行い、低エネルギーガンマ線に対する撮像性能が向上するかどうかを確かめた。 $ ^{57} $ Co（122keV, 200 kBq）、 $ ^{137} $ Cs（662keV, 920kBq）、および54Mn（835keV, 580 kBq）のガンマ線を、撮像へッドから6 cmの位置に配置し、撮像を行った。十分なデータ量の取得を勘案し、撮像時間は10時間とした。

## ⑥GREI 信号処理システムの小型化

屋外撮像用 GREI システム用にカスタマイズした回路モジュールを準備し、回路モジュール数や配線数を減らしてさらに小型化した GREI 信号処理システムを構築した。また、屋外撮像用 GREI システム用に、回路モジュールで使用される入出力信号の規格をカスタマイズして統一した波形整形処理回路やアナログーデジタル変換回路モジュール等を準備し、これらを用いて GREI 信号処理システムを構築した。小型化の目標としては、従来の信号処理システムの 4 分の 1 にすることとした。

## ⑦GREI 撮像ヘッドを用いた放射性物質モニタリング技術の開発

ガンマ線が GREI の検出器に当たった位置の異方性から、ガンマ線源が存在する大まかな方向と核種を同定する新規サーベイ手法の実現可能性を調べるための予備実験を行った。

## ⑧遠方撮像に最適化した GREI 撮像ヘッドの作製

最適化設計の結果に基づいて実際に作製する GREI 撮像ヘッドの仕様を定め、遠方撮像に最適化した GREI 撮像ヘッドの作製を行った。

## ⑨遠距離撮像に最適化した GREI 撮像システムの構築と実証実験

作製した遠方撮像最適化 GREI 撮像ヘッドを組み込んだ GREI 撮像システムを構築し、種々の条件で撮像実験を行ってその性能の実証を行った。

## ⑩遠方撮像用画像再構成法の高度化開発

GREI による放射線検出に関わる物理現象を詳細に検討することで画質を向上させることを目指した画像再構成法を開発し、実際の撮像データに適用してその効果を調査した。

## ⑪デジタル信号処理技術による GREI システムの小型化技術開発

GREI 撮像システム用に特化したデジタル信号波形処理システムを開発することにより、さらに小型化した撮像システムを可能にする技術開発を行った。

## ⑫機械式冷凍機を装備した両面直交ストリップ電極式 Ge 半導体検出器の作製

液体窒素による冷却を廃し、機械式冷凍システムを導入したGe半導体検出器を作製し、保守性・使い勝手の向上を可能にする技術開発を行った。

## 結果と考察

## ①屋外撮像用 GREI システムの構築と撮像実験

県中浄化センターでの撮像実験においては、本研究で開発した遠方撮像用の画像再構成アルゴリズムをそのまま撮像データに適用して、魚眼カメラの画像に重ね合わせた結果、視野の中心付近の感度が低く画像が抜け、また、周辺から入射したガンマ線の応答に起因する円弧状のアーチファク
トが生じた（図-1）。なお、この時の撮像対象までの距離は1.4 mであった。そこで、画像再構成に用いるデータを、散乱角が37°以下のコンプトン散乱事象に限定し、中央部の感度を重点化した処理を行った。その結果、魚眼カメラの画像のドラム缶の位置とGREI画像が一致し、既有のGREI撮像へッドで遠方撮像における画質の改善に成功した（図-2）。

図-1 遠方撮像用の画像再構成アルゴリズムをそのまま撮像データに適用した結果

図-2 遠方撮像用の画像再構成アルゴリズムに 中央部の重点化を適用した結果

飯舘村での撮像実験の結果、魚眼カメラの画像中の斜面上部のラインおよび斜面と道路の境界に一致する GREI 画像が得られた（図-3 および図-4）。

図-3 道路の縁と山の斜面の上部を視野中央に入れて撮像した結果

図-4 斜面と道路の境界を視野中央に入れて撮像した結果

福島大学構内での撮像実験の結果、汚染した土を置いた場合は、その位置と GREI の画像の強度が高い位置が一致した画像が得られた（図-5）。また、土を取り除いた画像では、GREI の画像でも強度
が消失した（図-6）。背景の表面における空間線量率が $ 1 \mu S v / h $ で、汚染した土を置いた領域の空間線量率は $ 1.7 \mu S v / h $ であったが、その違いを GREI で画像として表示できることが示された。

図-5 福島大学構内での撮像結果（汚染土あり）

図-6 福島大学構内での撮像結果（汚染土なし）

これら一連の撮像実験は、これまで医学・生物学研究用のガンマ線撮像装置として屋内で使用していた GREI を、屋外に持ち出して撮像実験を行うという初めての試みであったが、撮像システムとしては商用電源を用いた場合と遜色の無いエネルギー分解能等の性能が得られ、今後の屋外撮像用 GREI の実用化の可能性に対して大きな自信となった。

## ②遠方撮像用画像再構成法の開発

レーザーマーカーの十字点を魚眼カメラで視野中心から10°ずつ回転させながら撮影した結果、一定の角度の回転に対してほぼ一定の距離だけ変位していることが分かり、使用した魚眼カメラは等距離射影で近似できることが判明した。そこで、魚眼カメラ画像へ等距離射影で重ね合わせを行うソフトウェアを実装した。この画像再構成法を撮像データに適用した結果は、屋外撮像実験の結果で示した通り、遠方にあるガンマ線源の位置を正しく表示していることが示された。

## ③GREI 撮像ヘッドの遠方撮像最適化設計

検出器間の距離を 2.5 cm まで近づけることにより、当初の目標として設定していた 5 倍程度の感度の向上が実現できることが示された。また、検出器間の距離を近づけることで感度が向上するだけでなく、遠方撮像における画質も向上することが判明した。

## ④既有の GREI によるガンマ線源の短時間撮像

空間線量率が撮像へッド表面で $ 5 \mu S v / h $ となるように配置した $ {}^{137}Cs $ ガンマ線源を、10 秒間の撮像で $ 7^{\circ} $ の半値幅のスポットとして画像化することが出来た。近距離であれば、現在の GREI でも短時間でガンマ線源の画像化が可能であり、GREI 本来の撮像性能を示した。

⑤低エネルギーガンマ線に対する撮像性能の向上
Ge 検出器のみのデータからは $ {}^{57}Co $ の 122keV の低エネルギーガンマ線の画像を得ることができなかったが、Si 検出器を装着した GREI では $ {}^{57}Co $ を含め全てのガンマ線源の画像化が出来た。この撮像実験により、本研究代表者らが特許を保有している GREI の技術を実証することができた。

## ⑥GREI 信号処理システムの小型化

本研究で従来の4分の1以下の小型化が達成され、幅60cm×奥行80cm×高さ80cm以内のスペースで完全に動作するGREI信号処理システムの構築に成功した。

図-7 本研究で構築した屋外撮像用 GREI システム

⑦GREI 撮像ヘッドを用いた放射性物質モニタリング技術の開発

ガンマ線源が X 方向にある場合には検出器の X 方向にガンマ線が当たった位置が偏り（図-8）、また、ガンマ線源が Y 方向にある場合には検出器の Y 方向にガンマ線が当たった位置が偏る（図-9）ことが実証された。本研究では 10 秒間の測定を行ったが、十分な統計変動が得られているため、さらに短時間でもガンマ線源が当たった位置の異方性を観察すことが可能であると考えられる。
図-8 線源が X 方向（右）にある場合の検出位置のパターン

図-9 線源が Y 方向（上）にある場合の検出位置の パターン

## ⑧遠方撮像に最適化した GREI 撮像ヘッドの作製

実際に作製する GREI 撮像へッドの仕様を検討した結果、2つの検出器間距離を最適化することで検出感度が4倍になり、さらに、利用可能なデータ量が3倍に増えるため、総合的には12倍の撮像感度の向上が実現されることが判明した。この設計に基づき、遠方撮像最適化 GREI 撮像へッドを作製した。

## ⑨遠方撮像に最適化した GREI 撮像システムの構築と実証実験

遠方撮像最適化 GREI 撮像へッドを組み込んだ GREI 撮像システムを用いて種々の条件で撮像実験を行った結果、GREI の優れた実用性能を示すことに成功した。例えば、撮像へッドから 1 m 離れた位置に 2 つの 2 MBq の $ {}^{137} $ Cs のガンマ線源を置いて 10 分間撮像した結果、10° の角度分解能で分布画像を取得することに成功した (図-10)。
図-10 GREI の前段の検出器の中心から距離 1.0 m、角度 0° および 10° の位置に配置した 2.0MBq の $ {}^{137}Cs $ 溶液を封入した線源（左図）を 10 分間撮像し、2つの線源位置を分解して正しく画像化することに成功した（右図）。この時の GREI 撮像へッド位置での空間線量率は 0.57μSv/h であった。

## ⑩遠方撮像用画像再構成法の高度化開発

コンプトン散乱角度の推定誤差に関与する物理過程を正確に考慮することが可能な画像再構成法の開発に成功し、福島県で撮像したデータに適用することで画質を向上させることが可能であることを示した。

## ⑪デジタル信号処理技術による GREI システムの小型化技術開発

GREI 撮像システム用に特化したデジタル信号波形処理回路モジュールの開発に成功し、4 枚の回路モジュールで GREI 撮像システムを構築することが可能な技術開発に成功した。

## ⑫機械式冷凍機を装備した両面直交ストリップ電極式 Ge 半導体検出器の作製

液体窒素による冷却を廃し、機械式冷凍システムを導入したGe半導体検出器を作製し、保守性・使い勝手の向上を可能にする技術開発を行った。

## 環境政策への貢献

本研究では、視野角 $ 120^{\circ} $ 以上の広い範囲に渡って、いちどに種々の放射性物質の分布及び種類を画像として表示することが可能なイメージング分析技術の実現可能性が示された。GREI は放射性核種を識別する能力が極めて高いことが特徴であり、核種に応じた適切な処置へと容易に導くことが出来る。元来医学・生物学研究用に設計された GREI を遠方撮像用に最適化することに成功し、撮像ヘッドから 1 m 離れた位置に 2 つの 2 MBq の $ {}^{137} $ Cs のガンマ線源を置いて 10 分間撮像した結果、10° の角度分解能で画像化することに成功し、優れた実用性能を示した。感覚的には把握が困難な放射性物質を画像として視覚化することにより、放射性汚染物の取扱いに際して安全・安心をもたらすことが期待される。
研究成果の実現可能性

本研究で構築した屋外撮像用の GREI システムを実際に福島県に運搬し、同装置を用いた屋外での撮像実験に成功した。この成果は、遠方撮像用 GREI の実現に対して大きな自信となった。GREI の撮像へッドを遠方撮像用に最適化することに成功し、実用レベルの撮像性能が得られることを示した。費用面に関しては、現在の市場価格では GREI の撮像へッドに使用している Ge 半導体検出器は高価であり、事業化の妨げになる可能性は否定できない。しかしながら、現在市場に投入されているガンマ線イメージング装置の価格に比べて桁違いに高いという訳ではないため、解決の方策を追求していきたいと考えている。

## 結論

本研究により、医学・生物学用のガンマ線イメージング装置として本研究代表者らが開発してきた半導体コンプトンカメラ GREI の技術を応用し、放射性物質によって汚染された廃棄物の汚染部位と放射性核種を一度に検査することを可能にするイメージング分析を実現するための技術開発が行われた。屋外での GREI 撮像実験を可能にするため、従来の GREI 処理システムを小型化して自動車に搭載可能な GREI 撮像システムを構築し、屋外でも遜色の無い撮像性能が得られることが確認された。この撮像システムを実際に自動車に搭載して福島県内に運搬し、指定廃棄物等のイメージング分析実験を行うことに成功した。この実験の結果、当初より課題となっていた GREI の遠方撮像性能の最適化の必要性が明確に示され、既有の GREI の撮像装置に搭載されている 2 台の Ge 検出器間の距離を変更することで、遠方撮像性能を当初の目標値まで向上させることが提案された。計算機シミュレーションの手法を活用した装置の設計に基づいて遠方撮像に最適化した GREI 撮像へッドを作製し、設計通りの撮像性能の向上が得られた。例えば、撮像へッドから 1 m 離れた位置に 2 つの 2 MBq の $ ^{137} $ Cs のガンマ線源を置いて 10 分間撮像した結果、 $ 10^{\circ} $ の角度分解能が得られることが示された。さらに装置を小型化して可搬性を向上させるため、デジタル信号処理技術を用いて集積度が向上した処理システムの開発や、液体窒素が不要なパルス管冷凍機を装備した両面直交ストリップ電極式 Ge 半導体検出器の導入を検討中である。今後これらの小型化技術開発を継続することにより、手で持ち運びが可能なサイズの可搬型システムの実現に発展することを期待している。
## 本文

### 1. 研究背景と目的

東日本大震災に伴う福島第一原子力発電所の事故により、さまざまな種類の放射性物質が一般環境に漏出し、一般の生活圈が放射性汚染の被害を受けた。災害により発生する大量の廃棄物の処理に関しては、資源としての利用可能性を追求すると共に早期の復旧を実現するため、廃棄物の特性に応じた迅速で適切な対応が求められるが、東日本大震災においては、それに加えて廃棄物の放射性物質による汚染の可能性も考慮しなければならないことが喫緊の課題として浮上した。放射性物質は、含有する核種によって半減期や放射線の種類が異なり、また、元素が異なれば化学的性質も異なるため、廃棄物中に存在する核種に応じて適切な処置をすることが必要であると考えられる。

しかしながら、過去の原子力発電所の事故等で取り沙汰された放射性物質と健康被害との関係や、低線量被曝の生体への影響など、科学的に明らかになっていない事項が存在することも事実であり、必ずしも正しい理解に基づいた適切な処置が確立されている訳ではない。このような状況は、放射性物質の取扱に際する不必要な恐れや、あるいは逆に不注意な取り扱いをしてしまうなど、不適切な行動を招く原因になることも考えられる。また、放射性物質に関して不適切な取り扱いを引き起こす原因の一つとして、例えば通常は問題とされるような数十μSv/h程度の空間線量率であっても、放射線を目で見たり、感覚的に捉えたりできないということが考えられる。さらに、放射性物質は、1個の原子核から放出されるエネルギーが、日常的に起こる化学的な発熱反応に比べて格段に大きく、例えば100万Bqの $ ^{137} $ Csが10cm程度の距離に存在すると5μSv/hを超える空間線量率を与えるが、その質量はおよそ3.1×10 $ ^{-7} $ gしかなく、日常的な物質としての取扱いも困難である。

一方、本研究代表者らは、医学・生物学研究用のガンマ線イメージング装置として、半導体コンプトンカメラ「GREI」と呼ぶ装置の開発を行ってきた $ ^{[1]} $ 。ガンマ線は物質の透過能が高く、また、上述のように放射性物質は人体にとって化学物質としての毒性が現れない程の微量でも十分な感度が得られるため、医療の分野では、放射性物質を結合させた薬剤を用いた画像診断が行われており、PETやSPECTと呼ばれるガンマ線イメージング装置が実用化されている。ただし、PETは原子核の崩壊に伴って陽電子を放出する核種しか画像化できず、また、SPECTで効率良く画像化できるのは、約300 keV以下のガンマ線を放出する核種に限定される。それに比べて、GREIは格段に広いエネルギー範囲のガンマ線を画像化することが可能で、さらに、そのガンマ線のエネルギーの違いから核種を識別・同定することが可能である。

本研究代表者は、GREI のプロトタイプを構築し、世界で初めてコンプトンカメラを用いて動物および植物に投与した複数の放射性核種を同時に識別して画像化することに成功している。GREI は図 1.1 に示したように 2

図 1.1. 医学・生物学研究用 GREI のプロトタイプ $ ^{[1]} $
枚の板状のゲルマニウム（Ge）半導体検出器を有しており、検出器に入射したガンマ線がコンプトン散乱を起こすことを利用したコンプトンカメラの撮像原理に基づいている。さらに、Ge 半導体検出器はエネルギー分解能が極めて優れているため、異なる核種から放出されるガンマ線のエネルギー（波長）の違いを容易に識別することができ、それを基にして、空間的に分布している放射性核種を識別して画像化することが出来る。

図1.2は、生きたままのマウスに投与した3種類の放射性核種をGREIで同時に撮像した結果である。ヒト用の画像診断にも用いられる放射性医薬品であるヨウ化メチルノルコレステノール（ $ ^{131} $ I）注射液（ $ ^{131} $ I-Adosterol）、 $ ^{85} $ Sr-塩化ストロンチウム溶液、および $ ^{65} $ Zn-塩化亜鉛溶液をマウスに同時投与し、 $ ^{85} $ Srが骨に、 $ ^{65} $ Znが肝臓に、また、 $ ^{131} $ Iが甲状腺および腹部にと、それぞれの核種が体内で異なる挙動を示したことを明確に画像化することに成功した。

図 1.2. 生きたマウス体内における複数核種の同時イメージング $ ^{[1]} $

[S. Motomura et al., J. Anal. Atom. Spectrom. 23, 1089–1092, 2008.]

また、図1.3は、ダイズを水耕栽培し、 $ ^{137} $ Cs、 $ ^{59} $ Fe、および $ ^{65} $ Znの3種類の放射性核種を同時に投与してGREIで撮像した結果である。 $ ^{137} $ Csがダイズ試料の全体に分布しているのに対し、 $ ^{59} $ Feおよび $ ^{65} $ Znは根の付近に集積しており、また、 $ ^{65} $ Znは上部の成長点付近にも集積が見られた。

図 1.3. ダイズに投与した複数核種の同時イメージング $ ^{[2]} $

[S. Motomura et al., IEEE Trans. Nucl. Sci., 54, 710–717, 2007.]

このように、GREI を用いた撮像実験により、東日本大震災に伴う福島第一原子力発電所の事故でも取り沙汰された $ {}^{131} $ I および $ {}^{137} $ Cs や、Sr の挙動を同時に視覚化することに成功している。そこで本研究では、本研究代表者らが開発した GREI の技術を応用し、放射性汚染物の位置と放射性核種を一
度に検査することを可能にするイメージング分析技術を開発し、従来は困難であった放射性汚染状況の迅速で正確な把握を可能にし、東日本大震災後の現在や将来における震災廃棄物の取扱に際して安全・安心を実現することを目的とする。また、本研究代表者らの半導体コンプトンカメラは、そのまま高感度のガンマ線スペクトロメトリー装置として作動するため、イメージング分析と組み合わせた新規モニタリング技術の実現も追求する。

しかしながら、前述の生きたマウスやダイズの撮像結果は、撮像ヘッドからの距離が5cm以内の放射性物質の分布を示したものであり、装置としても単一の撮像ヘッドでは約10cmまでの距離の撮像しか想定していなかった。つまり、現在のGREIは近接撮像に最適化した設計を行っており、そのままでは屋外等での遠方に存在する放射性物質の効率的な画像化は期待できない。これは、現在のGREIでは、画像の空間解像度を向上させるために2つのGe検出器間の距離をある程度離して配置していることに起因する。近接撮像の場合は、GREIの検出器によって撮像対象の周囲に覆われる立体角が大きいため、検出器に対して様々な角度でガンマ線が入射することになり、散乱角が大きい場合でも幾何学的に後段の検出器に入射することが可能であり、撮像感度が確保される。一方、ガンマ線源が遠方に存在する場合、検出器付近ではガンマ線が平行光線に近くなり、入射角度がほぼ一定になるため、特に視野の中心付近のガンマ線は散乱角が大きくなると後段の検出器に入射しなくなり、感度が低下してしまう。また、視野の周辺部からガンマ線が入射した場合も、後段の検出器に入射するための散乱角度がある一定の領域に限られ、計測事象毎の応答の違いを利用したガンマ線源の位置の局在化が困難になる。そこで、本研究課題の目的の達成に向けて、より遠方に存在する放射性物質についても効率的な撮像を可能にするようにGREIの撮像性能を向上させることを検討した。

線源がGREIの近傍にある場合

図 1.4. ガンマ線源の距離による撮像性能の違い
### 2. 研究方法

本研究課題の目的の達成にむけて、本研究期間内の最終目標として、①現在の半導体コンプトンカメラ「GREI」の撮像感度を5倍向上させる、②可搬性・保守性に優れたシステムを開発する、③従来のガンマカメラでは約300 keV以下に限られていた撮像可能なガンマ線のエネルギーを、2 MeV以上まで拡張し、同時に核種の同定も可能にする、という項目を申請当初に設定した。そこで、当時の計画においては、現在のGREIシステムにさらに半導体検出器を追加することで遠方撮像性能を向上させることを考案し、そのための新たな半導体検出器の作製を計画していた。しかしながら、初年度の研究開始時期や補助金の採択額、被災現地の状況のより早期の把握などを勘案した結果、平成24年度においては既有のGREIを用いた実証的研究に重点化し、撮像性能を向上させるための新たな半導体検出器の作製は中止した。平成25年度においては、前年度の研究で得られた知見を加味して研究計画を再検討し、最終目標達成のための研究開発を行った。実施した具体的な研究内容は、以下のとおりである：

（平成24年度）①屋外撮像用GREIシステムの構築と撮像実験、②遠方撮像用画像再構成法の開発、③GREI撮像へッドの遠方撮像最適化設計、④既有のGREIによるガンマ線源の短時間撮像、⑤低エネルギーガンマ線に対する撮像性能の向上、⑥GREI信号処理システムの小型化、⑦GREI撮像へッドを用いた放射性物質モニタリング技術の開発。

（平成25年度）⑧遠方撮像に最適化したGREI撮像へッドの作製、⑨遠距離撮像に最適化したGREI撮像システムの構築と実証実験、⑩遠方撮像用画像再構成法の高度化開発、⑪デジタル信号処理技術によるGREIシステムの小型化技術開発、⑫機械式冷凍機を装備した両面直交ストリップ電極式Ge半導体検出器の作製。

### 2.1 屋外撮像用 GREI システムの構築と撮像実験

本研究代表者らが開発してきた半導体コンプトンカメラ「GREI」は、元来医学・生物学研究に用いることを目的としてきたため、屋外を含め様々な場所に装置を移動して撮像実験を行うことは考慮されていなかった。そこで本研究項目では、自動車等に搭載して運搬することが可能で、屋外などの商用電源の供給がない場所でも撮像実験が可能なGREIシステムの構築を行った。ただし、遠方撮像性能を向上させるための最適化は行っていない。また、実際に構築した装置を自動車に搭載して福島県内にGREIを運搬し、GREI撮像実験を行った。

## 屋外撮像用 GREI システムの構築

本研究代表者らは既に2台のGREI撮像ヘッドを保有していた。そのうちの1台は構造上撮像ヘッドを下向きにしか配置できないが、もう一台は撮像ヘッドをどのような向きに配置しても撮像できるように設計されている。後者の撮像ヘッドは全長約85cmで重量は10kg程度であるため、屋外に運搬して使用することも十分可能であると考え、これを屋外撮像用GREIシステムに用いることとした。

より大きな問題は、GREI の信号処理システムであった。図 2.1 に初期のプロトタイプで用いていた信号処理システムの回路構成を示す。従来より放射線検出器に用いられている信号処理システム
は、図2.1のシステムに含まれるそれぞれの処理記号毎に別々の単純な機能を持った回路モジュールに分かれているのが普通であり、そのためシステム全体の大きさがかさばり、また、配線のための信号ケーブルも多数必要で、取扱いが煩雑なシステムになりがちである。ただし、このようにモジュール化されたシステムは、必要な処理に応じてシステムの構成を自由に変更したり、高度な処理を後で追加したりすることが確実にかつ容易に可能であるという利点がある。従来のGREIの開発においても、撮像性能と機能の拡張性を重視してきたため、単純な機能ごとにモジュール化されたシステムを採用しており、高さ約2mの回路ラック2つ分のスペースを必要としていた。

図 2.1. 初期のプロトタイプの信号処理システムの回路構成 $ ^{[2]} $

[S. Motomura et al., IEEE Trans. Nucl. Sci., 54, 710–717, 2007.]

一方で、近年になって Ge 検出器の性能を損なうことなく小型化を実現し、多数の出力信号を一度に処理することが可能な信号処理回路モジュールが入手可能になってきた。このような回路モジュールを用いれば、拡張性は損なわれるが、機能を限定することでシステム全体のサイズを小型化し、配線の数も減らすことが可能になる。本研究代表者の所属機関でも、そのような回路モジュールの導入の実績があったため、それらを用いて信号処理システムの構築を試みたところ、従来の2分の1以下のサイズに小型化することが出来た。そこで、この構築した信号処理システムを屋外撮像用 GREI に用いることとした。

構築した屋外撮像用 GREI システムを作動させるには、1 kW 程度の電力が必要であるため、ガソリンエンジンを用いたインバータ方式の発電機を用いて電源を供給した。Ge 半導体検出器は、微弱な検出信号を高精度に処理するため、電源にノイズ成分が含まれると、性能が著しく低下する。これを防ぐため、発電機からの出力をノイズカットトランスを通して GREI システムに供給した。この構成で動作テストを行ったところ、商用電源と遜色の無い性能が得られることが確認された。
図 2.2. 屋外撮像用に構築した GREI システム

また、GREI の撮像データは、撮像ヘッドの Ge 検出器の中で起こったガンマ線のコンプトン散乱の情報を記録したデータであり、この撮像データからガンマ線源の画像を得るためには、特別な画像再構成アルゴリズムを撮像データに適用する必要がある。後に詳述する通り、屋外撮像用 GREI システムの画像再構成法として、魚眼カメラで撮影した画像に GREI 画像を重ね合わせることが可能な画像再構成法を開発し、本開発手法に適用した。

## 福島県における屋外撮像実験

構築した屋外撮像用 GREI システムを福島県に運搬し、以下の日程で屋外での撮像実験を行った。

平成24年11月25日 福島県相馬郡飯舘村 国道399号線の路肩

平成24年11月26日 福島県県中浄化センター 指定廃棄物の保管作業現場

平成 24 年 11 月 27、28 日 福島大学構内

## 飯舘村での撮像実験

国道 399 号線（飯樋）の路肩に GREI を設置して撮像実験を行った（図 2.3）。当時の帰宅困難区域との境界に近い場所であり、設置場所周辺の空間線量率は、低い所でも $ 5 \mu S v / h $ 程度、道路脇の斜面に近付くと $ 10 \mu S v / h $ 程度であった。まず、魚眼カメラの視野の中央部に道路の縁と斜面が入るように GREI 撮像へッドを配置し、90 分間の撮像を行った。次に、視野の中央部に道路と斜面の境界が映るように GREI 撮像へッドを配置し、80 分間の撮像を行った。
図 2.3. 飯舘村飯樋の国道 399 号線の路肩に設置した GREI システム

図 2.4. 飯舘村での撮像実験における 2 通り の GREI の撮像視野

## 県中浄化センターでの撮像実験

福島県県中浄化センターにおいては、下水污泥の溶融処理の結果生じる指定廃棄物の保管作業が行われていた。この指定廃棄物の保管作業現場において、ドラム缶に詰められた煤塵の撮像実験を行った。図2.5のようにドラム缶から1.4m離れた位置にGREIの撮像へッドを設置し、2.5時間の撮像実験を行った。空間線量率は、ドラム缶の近傍では14μSv/h、GREI撮像ヘッドの位置では4μSv/hであった。

## 福島大学構内での撮像実験

福島大学構内では、まだ除染作業が行われていない領域を背景として、そこに背景よりも高濃度の汚染部位がある場合に、それをGREIで画像化可能であるかどうかを検証するための模擬実験を行った。まだ除染が行われておらず、斜面の表面付近で1.0μSv/hの空間線量率となる土手の縁から
30cm 離れた位置に GREI の撮像へッドを設置した。その撮像へッドの前方の土手の斜面の上に、福島大学構内の側溝から採取した土をビーカーに入れて配置し、2 時間の撮像を行った。この時、土を入れたビーカーの付近の空間線量率は $ 1.7 \mu S v / h $ 、GREI 撮像ヘッドの位置での空間線量率は $ 0.9 \mu S v / h $ であった。その後、土を入れたビーカーを取り除くと、斜面の表面付近では $ 1.0 \mu S v / h $ 、GREI 撮像ヘッドの付近では $ 0.8 \mu S v / h $ となった。この条件で GREI 撮像を行ったが、前日の撮像実験で装置が濡れてしまった影響で不具合が生じ、1 時間の撮像しかできなかった。そこで、このデータから再構成した画像の強度を 2 倍にして比較対象とすることとした。

図 2.5. 県中浄化センターでの撮像実験の様子

図 2.6. 福島大学構内での撮像実験

### 2.2 遠方撮像用画像再構成法の開発

本研究代表者らが医学・生物学研究用のガンマ線撮像装置として開発してきた GREI を遠方撮像用の装置に拡張するためには、GREI の撮像データからガンマ線源の分布画像を生成するための画像再構成法についても、遠方撮像用に開発する必要がある。近接撮像の場合は、GREI の検出器によって撮像対象の周囲に覆われる立体角が大きいため、ガンマ線源の分布を多数の方向に投影した情報が得られ、そこに深度方向の分布の情報も含まれる。つまり、近接撮像では、放射性物質の 3 次元の分布画像を取得することが可能である。しかし、遠方撮像の場合は検出器付近では入射ガンマ線が平行光線に近くなり、入射角度がほぼ一定になるため、深度方向の分布の情報は得られない。そこ
で、遠方撮像用には、撮像ヘッドを中心とした球面上の位置座標（θ，φ）にガンマ線源の分布画像を投影する画像再構成法を用いるのが適当である。また、このような球面上に投影した画像を見やすく表示するため、魚眼カメラで撮影した画像と重ね合わせを行うソフトウェアの実装も行った。

## 球面上の画像再構成法の開発

画像を投影する球面として、GREIの前段の検出器の中心から半径1 mの球面を想定した。球面上に投影を行う際には、検出器内のどの位置にガンマ線が当たったかは考慮せず、検出器中心から見た方位のみを用いた。球面上の逆投影画像からのボケの除去は、魚眼カメラの画像に重ね合わせるための射影の後に、モンテカルロシミュレーションで求めた応答画像を用いて行った。

球面上の逆投影画像を魚眼カメラの画像に重ね合わせるための射影を行うため、実際に用いる魚眼カメラで、球面上の（θ，φ）がどの様に射影されるかを実測して調べた。レーザーマーカーで壁に映した十字点を、魚眼カメラを10°ずつ回転させながら撮影し、射影方法を求めた。次に、球面上の画素の（θ，φ）を求め、魚眼カメラの画像上の座標に線型補間を施して射影するソフトウェアの実装を行った。

### 2.3 GREI 撮像ヘッドの遠方撮像最適化設計

屋外撮像実験の結果でも如実に示されるが、現在のGREI撮像へッドは近接撮像に最適化された設計になっており、遠方撮像性能を向上させるためには、遠方撮像に最適化した撮像へッドの設計を行う必要がある。当初計画では、新たにGe検出器を撮像へッドに追加することでこの撮像性能を向上させることを想定していたが、本研究で使用する検出器は高価であり、また検出器を追加すると処理システムも変更しなければならずその開発工程も必要となるため、早期の貢献が難しくなると判断した。そこで本研究では、現在のGREI撮像へッドに搭載されている2つの検出器間の距離を近づけることで遠方撮像の性能を向上させることを検討した。

本研究の屋外撮像実験で用いた GREI 撮像ヘッドに搭載されている 2 つの検出器の中心間の距離は 6 cm である。この距離を近づけることで撮像性能がどの様に向上するかを調べるため、Geant4 $ ^{[3]} $ を用いて検出器中心間の距離を 6 cm、4 cm、および 2.5 cm に設定した GREI 撮像ヘッドをソフトウェア上にモデル化し、モンテカルロシミュレーションの手法を用いてその撮像性能を見積もった。ガンマ線源の距離は、5 cm、30 cm、1 m、および 5 m と変化させ、検出器の中心から見たガンマ線源の存在する方向も 0°、15°、30°、45°、及び 60° と変化させた。

### 2.4 既有の GREI によるガンマ線源の短時間撮像

本研究項目では、既有のGREIの撮像性能を示す参考とするため、比較的に撮像へッドの近傍にあるガンマ線源をどのくらいの時間で画像化可能であるかを示した。図20に示した通り、1.0 MBqの $ ^{137} $ Csの溶液を試験管に準備した。NaI（Tl）シンチレーションサーベイメータを用いて空間線量率を測定したところ、線源から12 cm離れた位置で5μSv/hであった。そこで、GREIの撮像へッドの中心軸上で12cm離れた位置に、準備した $ ^{137} $ Csガンマ線源を配置し、10秒間の撮像を行ってどのような画像が得られるかを調べた。