| Project/Area Number |
19K12796
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 90110:Biomedical engineering-related
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| Research Institution | Railway Technical Research Institute |
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Principal Investigator |
Masateru Ikehata 公益財団法人鉄道総合技術研究所, 人間科学研究部, 上席研究員GL (40426143)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
鈴木 敬久 東京都立大学, システムデザイン研究科, 教授 (30336515)
立松 芳典 福井大学, 遠赤外領域開発研究センター, 教授 (50261756)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2023-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2022)
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| Budget Amount *help |
¥4,290,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥990,000)
Fiscal Year 2021: ¥910,000 (Direct Cost: ¥700,000、Indirect Cost: ¥210,000)
Fiscal Year 2020: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
Fiscal Year 2019: ¥1,950,000 (Direct Cost: ¥1,500,000、Indirect Cost: ¥450,000)
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| Keywords | テラヘルツ波 / 生体作用 / 遺伝子変異 / 電磁界ばく露 / 開放導波路 / Escherichia coli / ヒト3次元再構築皮膚モデル / THz波 / 生態電磁環境 / 電波の生体作用 / 熱作用 / ばく露評価 / 開放型導波路 / 生体電磁環境 / ばくろ評価 / テラヘルツ / 高エネルギーパルス / 非熱作用 |
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| Outline of Research at the Start |
本研究はテラヘルツ(THz)帯電磁波に関し、生体への作用の探索とその活用を大目的とし、0.1-0.3THz程度の周波数範囲について，これまでに例のない高電力密度のばく露（数十から数百W/cm2）を用い、非熱的～熱的な高エネルギーを付与する条件における細胞の活性や遺伝子の変化（遺伝子変異）を検出しやすい微生物（細菌、酵母等）を用い、非熱的ばく露によるこれまで未知の作用の有無や、熱的ばく露の作用の程度を把握する。
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| Outline of Final Research Achievements |
The effects of exposure to high power density (0.16 THz, 1.2 kW oscillation) THz-band electromagnetic waves at room temperature on biological samples were investigated using continuous wave and pulsed wave exposure experiments on Escherichia coli and a human 3D tissue model. As a result, lethality and its threshold were found in Escherichia coli and a human 3D tissue model upon temperature increase. Furthermore, it was found that the genetic mutation (point mutation) in E. coli did not increase under the thermal lethal threshold and lower intensity exposure conditions. These results suggest that thermal effects are the dominant cause of biological effects under exposure conditions in which heat is produced by exposure to THz-band electromagnetic radiation.
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| Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements |
これまで細胞での研究例がない高電力密度（0.16THz, 1.2kW発振）を出力可能なジャイロトロンでの生物試料ばく露装置を構築し、電力を制御し、再現性の高いばく露実験が可能であることを示すとともに、生物への作用として、熱による細胞死の閾値と、遺伝子変異（点突然変異）がどのようなばく露電力密度でも生じないことから、生物試料へのTHz波の吸収による熱作用が主であることを示した。これらは、今後、超高強度極短時間パルスによる非熱的作用を検討する基礎的な知見であるとともに、社会的にTHz波が健康に対する未知の影響を持たないことを示し、今後の活用を円滑にする根拠の一つとなると考えられる。
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