#061：磁気で測る（2016.07）

　個々の水素原子は、核スピンという現象により、小さな磁石のような性質をもっています。しかし、たくさんの原子が集まった状態では、個々の核スピンの向きはばらばらなため、全体としては磁石の性質が消えています。そこに強い磁場をかけると、それに反応（共鳴）して、スピンの向きがそろい、磁石の性質（磁化）が復活します（核磁気共鳴現象ＮＭＲ）。その信号を測定すれば、水分量が異なる組織を見分けることができるというのが、ＭＲＩ（核磁気共鳴画像法）装置の原理です。これを開発したアメリカとイギリスの研究者は2003年にノーベル医学生理学賞に輝きました。この装置が医学、それも特に脳科学の研究を変えたからです。

　病院に置かれたＭＲＩ装置は、人体をすっぽり収納するようなトンネル状の大きな装置（ガントリー）です。もっとコンパクトに、機動的にできないものだろうか。思わずひらめいた筑波大学の巨瀬（こせ）勝美教授は、電磁石ではなく永久磁石を用いることで、1998年に世界初の永久磁石式コンパクトＭＲＩの開発に成功しました。それ以来、改良を進めると同時に、持ち運び可能なモバイルＭＲＩの開発などを進め、人体の一部はもちろん、小動物、植物、生体試料、食品、材料、流体など、さまざまなものの画像化にチャレンジしてきました。博士研究員として隣の研究室で走査トンネル顕微鏡の開発研究をしていた寺田さんは、巨瀬さんに誘われ、2008年にＭＲＩの世界に参入しました。もともとモノづくりと計測が好きだった寺田さんは、巨瀬研究室の水に合い、まさに水を得た魚のように泳ぎ出しました。

　研究装置のハイテク化、大型化が進む昨今、MRIは手作りした装置を研究に使えるという、今どき珍しい貴重なツールです。撮像時間が長い、分解能が低いという弱点はあるものの、光学顕微鏡では見られないものが見られるという強みがあります。そのMRIにはさまざまな技術が使われており、いろいろな広がりもあるとのこと。測りたいものに合わせた装置を設計し、コイルを巻き、組み立てます。小さい装置の方が磁場を調節しやすいものの、製作の難度は高くなるそうです。大学病院の整形外科との共同研究では、子供の手の骨の骨年齢を測定するための装置を開発しました。低身長症の早期診断に役立てるためです。X線撮影は、小さな子供にとっては被曝の影響が心配です。かといって病院にあるMRI装置では、華奢な骨の精度の高い画像を得るには大きすぎます。植物の研究者との共同研究では、イネの地下茎の成長を測定したり、果樹の健康度測定などを手掛けてきました。樹木が水を吸い上げる導通状態を測定することが、梨の萎縮病の診断を可能にするのです。