光の補正技術で、生きた脳細胞を視覚化する！

「光散乱」を克服する

光が大気中を通るとき、漂う粒子にぶつかって散らばったりゆがんだりする「光散乱」が起きます。散乱を起こすものを「散乱媒質」といい、天体観測では、散乱媒質を通過した光のゆがみを補正するために光の「波面」の形を変える「波面整形」という技術があります。波面とは、電磁波である光の波の高さが同じ点、例えば波の山の頂点同士をつないだ面のことです。現在、波面整形のうち、特に「コンプレックス波面整形」という技術を使い、生きたマウスの脳細胞を画像として視覚化する「イメージング」というゴールに向けて、研究が進んでいます。

波面整形で鮮明な画像に

生体組織も散乱媒質なので、光散乱を克服する技術として、蛍光粒子や超音波を手がかりにする方法が開発されています。例えば、生体内に蛍光粒子を入れて、生体内で散乱したレーザー光の一部がその蛍光粒子に当たると蛍光の強さが最大化する（光のスポットができる）ように、波面整形する方法です。スポットを線状に動かすことでスキャンし、鮮明なイメージングを行います。
また、散乱を利用した技術が「散乱レンズ」です。ナノサイズの柱（ナノポスト）が並んだ「メタサーフェス」と呼ばれる薄い膜で、緻密に設計された人工の散乱媒質です。この膜を通った光がどのように散乱するかは予測できるため、見たい場所に光が集まるように波面整形することができます。この方法だと、従来の対物レンズよりも広い視野で、かつ、鮮明な画像を得ることができます。

高速更新するデバイスを開発

生体の脳内は、血流や心拍の影響で常に動いています。散乱媒質の状態も時々刻々と変わるため、散乱の計測と波面整形を高速で繰り返す必要があります。そのためのデバイスの開発が進んでおり、10MHz（1秒間に1千万回）で波面整形の更新を行う技術が開発されました。こうした研究により、「生きたマウスの脳細胞を見る」というゴールに近づきつつあります。

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先生情報 / 大学情報

徳島大学理工学部理工学科光システムコース／フォトニクス健康フロンティア研究院准教授渋川敦史先生

研究室

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光波制御

先生が目指すSDGs

メッセージ

高校のときには研究者になることは考えていませんでしたが、大学の研究室で光の研究の楽しさに気づき、そして研究室の先生に誘われて研究者になりました。大学での研究の魅力は、自分の独自の発想を具体化できることです。自分の個性を論文として表現し、世界中の研究者がそれを読んでフィードバックしてくれることが一番の喜びです。国際会議で世界中の人と出会えることも楽しみです。いろいろな友だちができ、人生が豊かになっていく気がします。あなたも興味があればぜひ研究者をめざしてください。

先生への質問

先輩たちはどんな仕事に携わっているの？

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。