がん治療を飛躍的に進歩させる超伝導の技術

粒子のビームでがんを治療

超伝導でよく知られている現象の一つに、電気抵抗ゼロがあります。例えば超伝導綿材を巻きコイルにして電流を流すと、抵抗がないため以前よりも強力な電磁石が作れます。この超伝導技術を応用した研究が、さまざまな分野で進んでいます。
医療分野では、すでにMRI（磁気共鳴映像法）で超伝導の電磁石が広く実用化されていますが、近年、開発に力を入れているのが、粒子線がん治療用加速器への応用です。加速器とは、電荷をもつ粒子を加速させる装置のことで、これで粒子線を発生させ、がん細胞に照射、破壊するのです。非常に高度な放射線治療法で、外科手術をせずに高い治療効果をあげることができます。

日本の技術が世界をリード

同じ放射線治療でも、X線は体の内部に行くほど効果が弱まる上、まわりの正常な細胞にもダメージを与えます。粒子線の場合、体内のがん細胞の位置に合わせて粒子エネルギーを調整できるので、がんをピンポイントで狙い撃ちすることが可能です。
粒子線には陽子線と重粒子線（炭素線）があり、どちらも治療に有効ですが、より治療効果が高いのは重粒子線です。重粒子線の治療装置の開発では、加速器、ビームの照射装置、ビームの照射技術と、いずれも日本の技術が世界をリードしており、1994年、世界第一号機が日本の放射線医学総合研究所に設置されました。陽子線と比べ、非常に高いエネルギーにまで粒子を加速させるため、使用する電磁石の数も膨大で、最新の施設でも65m×45mと大型です。

次世代型の普及をめざした研究も

現在は、次世代型として、加速器の小型化、高性能化、省エネルギー化をめざした研究も進められています。例えば従来のものより高めの温度で超伝導状態となる線材を電磁石に用いれば、同じ規模でより高い磁力が得られ、そのぶん装置の小型化が見込めます。この「高温超伝導」の技術においても、日本は世界最高水準です。日本発の重粒子線がん治療システムが世界の医療現場で活躍するのは、そう遠い未来のことではないのです。

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先生情報 / 大学情報

早稲田大学先進理工学部電気・情報生命工学科教授石山敦士先生

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電気・情報生命工学

メッセージ

理工学の学問領域は、現在、非常に幅広くなってきています。超伝導のような物理学的研究であっても、医学と密接に結びつくなど、多様な分野での応用が進んでいます。「大学では物理を学びたいから」と、物理だけを勉強するのではなく、高校生のうちから視野を広くもち、生物や化学などの知識も積極的に身につけておきましょう。それが大学での研究にも大いに生かされます。また、論理的な思考を展開するのに文章力は必須です。国語もぜひよく学んでおいてください。

先生への質問

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新しい時代に一歩を踏み出す力は、「今」だけの想いで生まれるものではなく、「今まで」の積み重ねが「これから」を創造する力となって動き出します。125年を超える歴史を刻み、“私学の雄”として確かな伝統を受け継いできた早稲田大学は、時代を創り、動かし、育んだ“知”を社会に活かすことで、力強く前進を続けてきました。そして今、世界基準を視野に入れたグローバルユニバーシティ“WASEDA”として歩み始めています。WASEDAの未来、世界の未来を担い、新しい歴史をつくるのはこれから入学してくるあなたたちです。