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  • It's an increasingly common sight in hospitals around the world:

    翻訳: Charlotte Swift 校正: Tomoyuki Suzuki

  • a nurse measures our height, weight, blood pressure,

    世界中の病院で当たり前に なりつつある光景があります

  • and attaches a glowing plastic clip to our finger.

    それは 看護婦が患者の身長 体重 血圧を測るとともに

  • Suddenly, a digital screen reads out the oxygen level in our bloodstream.

    プラスチックでてきた 光る クリップを指にはめる光景です

  • How did that happen?

    突然 デジタル画面に血中の 酸素濃度が表示されます

  • How can a plastic clip learn something about our blood

    どうやって 測ったのでしょうか?

  • without a blood sample?

    プラスチックのクリップが どのようにして血液の情報を得るのでしょうか

  • Here's the trick:

    採血もしていないのに…

  • our bodies are translucent,

    その仕組みはこうです

  • meaning they don't completely block and reflect light.

    私たちの体は 半透明 ―

  • Rather, they allow some light to actually pass through our skin,

    つまり 光を完全に遮断し 反射するのではありません

  • muscles, and blood vessels.

    むしろ 多少の光は 皮膚 筋肉 血管を通り抜けます

  • Don't believe it?

    信じられませんか?

  • Hold a flashlight to your thumb.

    親指に懐中電灯を 当ててみてください

  • Light, it turns out, can help probe the insides of our bodies.

    光を使って体内を 調べることが可能なのです

  • Consider that medical fingerclip

    医療用の指クリップを 思い出してみてください

  • it's called a pulse oximeter.

    パルスオキシメーター(酸素濃度計) というものです

  • When you inhale, your lungs transfer oxygen into hemoglobin molecules,

    息を吸うと肺の酸素は ヘモグロビン分子の中に運ばれます

  • and the pulse oximeter measures the ratio of oxygenated to oxygen-free hemoglobin.

    パルスオキシメーターはヘモグロビンのうち 酸化されたものの割合を測ります

  • It does this by using a tiny red LED light on one side of the fingerclip,

    指クリップの片側から 微小な赤い光が出て

  • and a small light detector on the other.

    反対側にある光検知器で 測定されます

  • When the LED shines into your finger,

    LED(発光ダイオード)が 指に照らされると

  • oxygen-free hemoglobin in your blood vessels absorbs the red light

    血管内の酸素と結合しているヘモグロビンより 酸素と結合していないヘモグロビンの方が

  • more strongly than its oxygenated counterpart.

    より強く赤い光を 吸収します

  • So the amount of light that makes it out the other side

    したがって 反対側まで 光が届くかは

  • depends on the concentration ratio of the two types of hemoglobin.

    これら2種類のヘモグロビンの 濃度比によります

  • But any two patients will have different-sized blood vessels in their fingers.

    ところが どの2人の患者を比べても 指の血管の太さは異なります

  • For one patient, a saturation reading of ninety-five percent

    ある患者に対し 健常な値である 95パーセントの酸素飽和度を示す ―

  • corresponds to a healthy oxygen level,

    測定値が得られても

  • but for another with smaller arteries,

    危険なことに 同じ測定値が

  • the same reading could dangerously misrepresent the actual oxygen level.

    細い動脈の患者に対しては 実際の酸素濃度を示していないかもしれません

  • This can be accounted for with a second infrared wavelength LED.

    この点は2本目の赤外線波長 LEDによって補われます

  • Light comes in a vast spectrum of wavelengths,

    入射する光のスペクトルは 幅広い波長域をもっており

  • and infrared light lies just beyond the visible colors.

    赤外線は可視光域のすぐ外側にあります

  • All molecules, including hemoglobin,

    ヘモグロビンを含む 全ての分子は

  • absorb light at different efficiencies across this spectrum.

    スペクトルの各波長において 異なる吸収率を示すので

  • So contrasting the absorbance of red to infrared light

    赤い光と赤外線の 吸収率を比べることにより

  • provides a chemical fingerprint to eliminate the blood vessel size effect.

    血管の太さによる影響を排除した 化学的な指紋情報を提供します

  • Today, an emerging medical sensor industry is exploring all-new degrees

    現在では 医療用センサー産業が出現し 精密な化学的指紋装置を開発しており

  • of precision chemical fingerprinting,

    0.1ミリ以下の 極小の光操作デバイスを用いています

  • using tiny light-manipulating devices no larger than a tenth of a millimeter.

    この微視的な技術は

  • This microscopic technology,

    集積フォトニクスといい

  • called integrated photonics,

    光の進路を導くシリコンワイヤーで できており

  • is made from wires of silicon that guide light

    まるでパイプを通る 水のように

  • like water in a pipe

    光の向きや波形を変え 一時的に閉じ込めさえします

  • to redirect, reshape, even temporarily trap it.

    リング共振器は円形の シリコンワイヤーでてきており

  • A ring resonator device, which is a circular wire of silicon,

    光を閉じ込め 化学的指紋の 信号を強めます

  • is a light trapper that enhances chemical fingerprinting.

    シリコンワイヤーの すぐ側におくと

  • When placed close to a silicon wire,

    リングは特定の光を吸収し 一時的に閉じ込めます

  • a ring siphons off and temporarily stores only certain waves of light

    それは 波長を整数倍すると 円周長と一致するような光です

  • those whose periodic wavelength fits a whole number of times

    これはギターの弦を 弾くのと同じ効果で

  • along the ring's circumference.

    特定の長さの弦に対し あるパターンで振動し

  • It's the same effect at work when we pluck guitar strings.

    基音やその倍音が 出るのと同じです

  • Only certain vibrating patterns dominate a string of a particular length,

    リング共振器の 当初の設計目的は

  • to give a fundamental note and its overtones.

    光通信網において デジタルデータの 個々のチャンネルに対応する

  • Ring resonators were originally designed

    異なる波長の光の

  • to efficiently route different wavelengths of light

    経路制御を 効率的に行うことでした

  • each a channel of digital data

    いつしかこのような データ通信の経路制御技術が

  • in fiber optics communication networks.

    極小の化学的指紋検査室 として応用され

  • But some day this kind of data traffic routing

    1セント硬貨サイズのチップ上に 載せられるかもしれません

  • may be adapted for miniature chemical fingerprinting labs,

    この未来の「チップ上の検査室」は 容易に敏速に

  • on chips the size of a penny.

    そして非侵襲的に多くの病気を 特定することができます

  • These future labs-on-a-chip may easily, rapidly,

    診察室や便利なことに家で 人の唾液や汗などを分析するのです

  • and non-invasively detect a host of illnesses,

    人の唾液は特に

  • by analyzing human saliva or sweat in a doctor's office

    人体のタンパク質やホルモンの 成分を反映するので

  • or the convenience of our homes.

    ある種の癌や感染症 自己免疫疾患などを

  • Human saliva in particular

    早い段階で警告 することができます

  • mirrors the composition of our bodies' proteins and hormones,

    病気を的確に 特定するために

  • and can give early-warning signals for certain cancers

    「チップ上の検査室」は

  • and infectious and autoimmune diseases.

    化学的指紋を含む いくつかの方法により

  • To accurately identify an illness,

    唾のサンプル中にある 無数の 微量物質をふるいにかけます

  • labs-on-a-chip may rely on several methods,

    唾液の中には同一の波長の光を吸収する 様々な生体分子がありますが

  • including chemical fingerprinting,

    それぞれに特徴的な 化学的指紋があります

  • to sift through the large mix of trace substances in a sample of spit.

    チップ上の検査室では光が 唾液サンプルを通過した後

  • Various biomolecules in saliva absorb light at the same wavelength

    多くの微調整されたリングが

  • but each has a distinct chemical fingerprint.

    波長の少しづつ異なる 光を吸収し

  • In a lab-on-a-chip, after the light passes through a saliva sample,

    対となる光検知器へと 送ります

  • a host of fine-tuned rings

    幾層にも重なった 検知器のおかげで

  • may each siphon off a slightly different wavelength of light

    サンプル中の混合した 化学的指紋情報を個々に識別できます

  • and send it to a partner light detector.

    この情報をチップ上の 極小コンピューターにある

  • Together, this bank of detectors will resolve

    異なる分子の化学的指紋の データベースと照らし合わせ

  • the cumulative chemical fingerprint of the sample.

    相対的な濃度を 割り出し

  • From this information, a tiny on-chip computer,

    特定の病気を 診断します

  • containing a library of chemical fingerprints for different molecules,

    世界を駆け巡る通信から チップ上の検査室に至るまで

  • may figure out their relative concentrations,

    情報を送信したり抽出するなど 人類は光の異なる使い方を見出しました

  • and help diagnose a specific illness.

    光の「照らす力」を使った新しい発明は 私たちを驚かせ続けることでしょう

  • From globe-trotting communications to labs-on-a-chip,

  • humankind has repurposed light to both carry and extract information.

  • Its ability to illuminate continues to astonish us with new discoveries.

It's an increasingly common sight in hospitals around the world:

翻訳: Charlotte Swift 校正: Tomoyuki Suzuki

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