体のささやきを聞く？　「光」を使って生体の硬さを測る技術

音と光の相互作用を使用した観察方法

光は、目に見えない小さな細胞や組織を詳しく観察できる上に、非接触・非破壊で測定できるという大きなメリットがあります。そのため、学校の理科室にもある光学顕微鏡をはじめ、光を活用したさまざまな観察技術が発展してきました。
これらの技術では、ものの形や構造を詳しく見ることができます。しかし、通常、光を使った観察では、ものの「弾力」あるいは「硬さ」を測ることはできません。例えば、見た目が似ていても、触れば違いが分かるように、体の細胞や組織も「どれくらい硬いのか」を調べることが重要な場合があります。特に、肝硬変のように組織が硬くなる病気では、組織の硬さを測ることが診断や研究に役立ちます。しかし、一般的には、ものを押したり引っ張ったりして硬さを測るため、細かい細胞や組織の硬さを測るのはとても難しいのです。
そこで、「ものに光を当てて、音と光の相互作用によって起こる現象を見ることで、その硬さを測る」という技術が研究されています。

体の内の音で起こる光のドップラー効果

私たちの体の中では、熱ゆらぎによって、目に見えない「体のささやき」ともいえる微弱な音波が発生しています。例えば、ブラウン運動も熱ゆらぎによる現象の一つです。
この音波の伝わる速さは物質の硬さによって変わるため、速さを調べれば硬さを知ることができます。ここで、光をものに当てると、音波と光が相互作用し、「光のドップラー効果」が生じます。これは、音の影響で光の色がわずかに変化する現象です。この変化を測定することで、音速をとらえ、細胞や組織の硬さを調べることができます。

限りなく小さな色変化を検出

この方法では、限りなく小さな光の色の変わり具合を捉えるため、極めて単色性の高い照明光や、素早く色変化を識別できる分光器の開発が欠かせませんでした。今後は、分光器の精度を上げることや、組織の硬さや病気の種類と色の変化にどのような関連性があるかを調べるなど、実用化に向けた研究も行われていきます。

※夢ナビ講義は各講師の見解にもとづく講義内容としてご理解ください。

※夢ナビ講義の内容に関するお問い合わせには対応しておりません。

先生情報 / 大学情報

徳島大学理工学部理工学科医光/医工融合プログラム講師長谷栄治先生

興味が湧いてきたら、この学問がオススメ！

光工学、生体医工学

先生が目指すSDGs

メッセージ

進路選択で迷っているなら、いろいろな価値観やバックグラウンドを持った人の意見を聞いたり、インターネット上にある人生のアドバイスなどを見たりして、選択肢を調べてみてください。将来を開く進路を決めるときは不安になるのも当然ですし、実際にやってみないとわからないこともたくさんあると思います。最終的には自分で決めなくてはなりませんが、年齢やキャリア、属性の異なる人たちのさまざまな意見を聞いて、選択肢のメリットやデメリットを検討した上で決めるといいのではないでしょうか。

徳島大学に関心を持ったあなたは

徳島大学は有為な人材の育成と学術研究を推進することにより、人類の福祉と文化の向上に資するため、自主・自律の精神に基づき、真理の探究と知の創造に努め、卓越した学術及び文化を継承し、世界に開かれた大学として豊かで健全な未来社会の実現に貢献することを理念としています。
豊かな緑、澄み切った水、爽やかな風、温暖な気候に恵まれた徳島の地にあって、「知を創り、地域に生き、世界に羽ばたく徳島大学」として、発展を目指しています。