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健康福祉学部 放射线学科
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古典的な物理现象を先端医疗に利用～热蛍光线量计とは～
鉱物は热を受けて光る？
ほとんどの鉱物が持っている特性の一つに、「热蛍光」と呼ばれる性质があります。热蛍光というのは、放射线を受けた鉱物に热を加えると、浴びた放射线の分だけ光を放出するという现象です。その特性を生かして作られた放射线测定器が昔から存在していますが、これを现在、最先端の医疗に役立てようという研究が进んでいます。
高精度な放射线治疗
がんなどの患部に対して放射线を当てることでがん细胞をやっつけるという放射线治疗においては、なるべく健康な部位には放射线を当てず、患部に限定して当てることが重要とされます。一方向から2次元的に当てるのではなく、3次元的に集中して当てることで、ピンポイントでがん细胞をやっつけることが可能になります。それには、治疗前に、放射线を当てる量と位置が适正かどうかを検証する必要があります。この放射线の3次元的な分布を计测するための技术开発が进められていますが、十分ではありません。
热蛍光材料による人体と等価の「ファントム」
放射线治疗计画の検証実験には、「ファントム」と呼ばれる、人体の代わりの模型が使われます。人体に似た组成の素材で作られたダミーです。臓器ごとに、例えば肺に似た组成を持つ肺等価ファントムなどが作られ、そこに线量计を埋め込んで検証実験が行われます。人体はほとんどが水分でできているので、水または、水に似た组成の固体ファントムが使われ、その中に线量计を入れて测定するという方法がとられていますが、セラミックスを主体にした最新の线量计を使い、板状のセラミックスを多数重ねて立体化することで、人体等価ファントムを作る研究が进んでいます。ファントム自体が线量计となるのです。
放射线を当てた后に板状に戻し、その発光现象を颁颁顿カメラで撮像すると得られた热蛍光の画像から线量の分布を取得することができます。このファントム自体が线量计として机能する新しい线量计は、がん治疗の精度と安全性を向上させる新たなデバイスとして先端医疗への応用が期待されています。
鉱物の「热蛍光现象」の新たな可能性
热蛍光研究の歴史
放射线を受けた鉱物に热を加えると、浴びた放射线の分だけ光を放出する「热蛍光」と呼ばれる现象があります。その现象そのものは、17世纪から知られていました。そして、その特性を生かして、20世纪半ばには、放射线の量を测定できる线量计が开発されました。热蛍光を応用した线量计は现在も使用されていますが、材料や使用法に大きな発展は见られず、热蛍光现象自体の研究は、あまり进んできませんでした。
热蛍光による线量计の精度
放射线の线量计としては、热蛍光を応用したもの以外にも、半导体検出器など、さまざまな原理のものが开発されてきました。その中で、热蛍光线量计は、正确さや精度に欠ける线量计であるとされ、限定的な用途にしか使用されてきませんでした。そのため、新たな技术が生まれず、长らくこの分野が脚光を浴びることがなかったのです。しかし近年、热蛍光でも精度の高い计测ができることがわかりました。
热蛍光を観测するとき、従来は早く结果を知るために、早く温度を上昇させる方法がとられてきました。ところが、温度上昇を遅くすることによって、详しい特性がわかるようになり、现象の再现性を飞跃的に向上させることができるようになったのです。
医疗、そして汚染対策に
热蛍光を活用する分野として、最も期待されているのは、がんなどに対する放射线治疗ですが、それ以外にも、さまざまな用途に応用することができるでしょう。
例えば、福岛の原発事故による影响を测定する际、树木や地面の放射线量を测るのに、安価な测定手法として、热蛍光物质を使った测定法が新たに开発されました。セラミックスを主体とした板状の热蛍光线量计は、地面や树木に刺して测定することができ、今まで正确に测定できなかった、树木の内部などの汚染状况を生木のまま把握するとともに、汚染が表面から浸透したものか、根から吸い上げたものかなども判别することができます。こうした环境汚染対策のほかにも、社会のニーズに対応した新しい利用法が、今后も登场する可能性が期待されています。
高校生?受験生の皆さんへのメッセージ
私は大学在学中でも、自分の好きなことや、やりたいことを见つけることができず、何を仕事にすればいいのかわかりませんでした。何も考えずに入った放射线の道でしたが、ほかの道に进む动机もないことから、この道へ进むとどんな世界が広がっているのか探検することにしたのです。目に见ることのできない放射线の世界を理解していく过程は兴味深いものでした。いつしか、详しくなり、好きになり、この道で生きていくこと以外に选択肢はなくなっていました。
好きなことは、新しい経験を积むことで生まれるのかもしれません。
梦ナビ编集部监修
