生体医工学・生体材料学

安全な医療診断を実現。近赤外光を利用した、新たな生体透視法!


清水孝一 先生

早稲田大学 情報生産システム研究科 情報生産システム工学専攻

どんなことを研究していますか?

人体を切開することなく内部を透視することは、正しい医療診断の基本です。現在、人体透視にはX線透視、生体の持つ磁力を利用したMRI(核磁気共鳴装置)、超音波診断装置などが利用されていますが、どれも一長一短があるのが現状です。

X線は人体に害を与える放射線ですし、MRIは大がかりな装置でペースメーカーなど体に強磁性金属が入っている場合使えません。超音波エコー装置は、体内細部の鮮明な画像化が難しく、患者の条件によって精度が変わるという短所があります。

これに対しこの研究では、光による生体透視の実現に挑戦しています。具体的には、可視光と赤外光の波長領域間に位置する近赤外光を使い、人体内部の構造を3次元画像化する手法の開発です。

人体への悪影響がなく、乳幼児や妊婦でも使用可能

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近赤外光は生体物質における減衰が比較的少なく、透過する性質を持っています。大きなメリットとして、X線などと違って、人体に照射されてもほとんど悪影響はありません。問題は、生体組織に照射した光が強い散乱を受け、透過画像が大きくぼけたものとなることでした。これに対し、光散乱を抑制する種々の方法を開発しました。

それによって、患者のベッドサイドで手軽に利用できる簡易な装置で、生体透視が行えるようになりました。乳幼児や妊婦でも、安心して何度でも透視することができますし、長時間にわたる体内状態の可視化も可能となります。

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ヒト足部の光透視像と深層学習による改良。右が改良後の画像です。造影剤を用いず、簡便・安全な装置で明瞭な動画像が得られます。

学生はどんなところに就職?

一般的な傾向は?
  • ●主な業種は→電気・情報系
  • ●主な職種は→工学技術者、公的および民間企業の研究開発
  • ●業務の特徴は→各会社の中で人間や医療に関する職場が多い
分野はどう活かされる?

医療や人体、とくにユーザインタフェースにかかわる研究開発、知財関係などで、学んだことが活かされています。

先生から、ひとこと

人体や医療に関わる研究は、その成果が直接人々の幸福につながる素晴らしい領域の一つです。工学や光学などとの境界領域は、まだまだ新技術が生まれ続けている宝庫でもあります。

先生の学部・学科はどんなとこ

早稲田大学は、文科系、理科系共に教育や研究の充実した伝統的な総合大学です。とくにその特性を生かし、新たな境界領域の開拓、世界レベル化を推進しています。

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実験室内の暗室設備

先生の研究に挑戦しよう

【テーマ例】
患者QOL(生活の質)の向上、高齢者や障がい者のための福祉機器の開発や利用法の工夫

興味がわいたら~先生おすすめ本

先端医療を支える工学 生体医工学への誘い

日本生体医工学会:編

発展を遂げ続けている生体医工学について、バイオメカニクス、再生医療、医用材料や人工臓器、医療機器や医用画像、医療用ロボット、福祉機器など様々な角度から初学者向けにわかりやすく解説している。学びへの好奇心を満たす一冊だ。 (コロナ社)


本コーナーは、中高生と、大学での学問・研究活動との間の橋渡しになれるよう、経済産業省の大学・産学連携、および内閣府/総合科学技術・イノベーション会議の調査事業の一環としても、学校法人河合塾により、企画・制作・運営されています。
各先生の所属など、掲載されている大学(学部・学科ほか)の名称は、2020年1月段階の調べによります。実際の進路選択等に際しては、各大学のHP等で改めてご確認ください。

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