高レベル変調高周波電磁界の非熱作用研究を目的とした細胞用曝露装置の開発

1998 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 10555129
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Research Institution: Tokyo Metropolitan University
• Principal Investigator: 多気 昌生 東京都立大学, 工学研究科, 教授 (60145670)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 鷲津 正夫 京都大学, 工学研究科, 教授 (10201162) ; 宮越 順二 京都大学, 医学研究科, 助教授 (70121572) ; 渡辺 聡一 郵政省, 通信総合研究所, 研究官
• Keywords: 高周波 / 電磁界 / 生体影響 / 曝露装置 / 非熱作用

Research Abstract

高周波電磁界の生体影響では熱作用が支配的であるが、局所に集中した曝露では、温度上昇がわずかでも大きな内部電磁界が生じうる。携帯電話機による頭部曝露などの安全性を確立するためには、このような曝露の生体安全性を明らかにしなければならない。作用の機構を明らかにするためには細胞レベルの研究が有効である。しかし、実験容器内で熱の影響を排除し、生物学的な実験条件の要求を満たしながら高レベルの曝露を実現することは困難であった。本研究では、この要件を満たす細胞用曝露システムの開発を目指す。
まず、微小電極構造を用いた曝露装置の設計についての検討を行った。幅1ミリメートル以下の微小なコプレーナ型電極構造に細胞を配置した場合の電磁界分布および電極の入力インピーダンスを時間領域差分法により推定した。この結果、局所に高レベルの曝露が実現できることを明らかにした。また、電極構造面に細胞を生物学的な条件を維持したまま配置する方法を検討し見通しを得た。
微小な電極による曝露では少数の細胞を対象とした観察が必要であるが、生物学的評価手法としては未確立な点多い。一方、多数の細胞を対象とした評価法は確立されている。そこで、ペトリ皿で曝露を行う装置も合わせて検討した。その結果、導波管内での反射を利用することによりペトリ皿底面の細胞付近に集中的に曝露できる見通しを得た。そこで、円形導波管のTE01モードを利用した曝露装置を設計製作した。次年度以降は、微小電極と導波管曝露装置の両方を用いて生物学的な実験を進める予定である。

Research Products

• [Publications] Soichi Watanabe: "An improved FDTD Model for the feeding gap of a thin-wire antenna" IEEE Microwave and Guided Wave Letters. 8(4). 152-154 (1998)
• [Publications] Soichi Watanabe: "Power absorption of rats in a 1.439 GHz near-field exposure system." 20th Annual meeting of Bioelectromagnetics Soc.257-257 (1998)
• [Publications] Junji Miyakoshi: "Enhanced NOR-1 gene expression by exposure of Chinese hamster cells to high-density 50Hz magnetic fields." Molecular and Cellular Biochemistry. 181. 191-195 (1998)
• [Publications] Junji Miyakoshi: "Suppression of high-density magnetic field (400mT at 50Hz)-induced mutations by wild-type p53 expression in human osteosarcoma cells." Biochemical and Biophysical Research Communications. 243. 579-584 (1998)
• [Publications] Taktoki Yamamoto: "Molecular surgery of DNA using restriction enzymes" Nano to Macroscale Science and Technology through Microsystems. 38-38 (1998)
• [Publications] Masao Washizu: "Electrostatic actuation of liquid droplets for micro-reactor applications" IEEE Transaction IA. 34(4). 732-737 (1998)