2020 Fiscal Year Research-status Report
A study of thermal and athermal biological effect by exposure to high intensity Terahertz electromagnetic field
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19K12796
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| Research Institution | Railway Technical Research Institute |
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Principal Investigator |
池畑 政輝 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 – 2022-03-31
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| Keywords | THz波 / 生体電磁環境 / 電波の生体作用 / 遺伝子変異 / 熱作用 / ばく露評価 / 開放型導波路 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は、THz電磁波の生体への作用を明らかにすることを目的とする。
特に同じ投入エネルギーに対して、熱を生じる条件と熱を生じない条件に着目し、福井大が開発した高強度のTHz電磁波発生システムを用い、作用を細胞の活性や遺伝子の変異という生物学的に保存される指標で検討し、THz帯電磁波の生体への作用を明らかにすることを目標としている。
研究二年目の今年度は、Covid-19のパンデミックにより、福井大での実験を行うことができなかった。そのため、研究初年度に行った実験を再解析し、大腸菌を接種した寒天培地への0.16THz、1.2kWの出力でパルス幅4ミリ秒（パルスデューティー比1： 250）での300パルスばく露では、培地表面で約30℃の温度上昇がみられ、パルス幅10ミリ秒では約50℃の温度上昇が確認された。また、寒天上に播種した大腸菌への5分間（300パルス）の準ミリ波ばく露実験の結果より、大腸菌の死滅はパルス発生時間6ミリ秒、最大到達温度60℃あたりから生じることを確認した。これらのことから、致死に至らない熱的ストレスはパルス発生時間6ミリ秒以下、発がん性などが対象となる非熱的ばく露の評価には、さらに低いパルス発生時間等のばく露条件の検討が必要であることが分かった。
また、THz波の生物ばく露実験の生物・物質の観点からの実験デザインや実験上の課題を明らかにするため、THz波の生物ばく露実験を行っている鉄道総研、東京都立大、福井大、京都大の研究者らによるTHz照射研究会を立ち上げ、THz波ばく露による生物影響の可能性とそのメカニズムや実験手法等について検討した。THz帯の電磁波は、水の分子間結合への吸収などがあり、その影響が、生体分子の生成（e.g.アクチンの重合等）に影響を及ぼす可能性が指摘された。また、細胞が増殖など活発に活動している状態でのばく露が重要であることが示唆された。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
4: Progress in research has been delayed.
Reason
Covid-19のパンデミックにより、主たる実験施設である福井大学での共同実験ができず、当初の計画による実験を通した検討を進めることができなかった。
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| Strategy for Future Research Activity |
初年度に整備したばく露環境で、昨年度実施できなかった細菌や細胞の活性および遺伝子に与える作用の探索を進める。この実験には遺伝子変異を検出することが可能である、Escherichia coli WP2uvrAおよび類似した数種の菌株、あるいは培養細胞を用いて、主として点突然変異への非熱的短時間高エネルギーばく露～熱的高エネルギーばく露までのばく露条件について探索を行うが、遺伝子発現の解析なども視野に入れる。
なお、東京と福井に位置する研究機関の共同研究であり、共同実験を行う回数、期間が限られるため、予備試験を拡充するとともに、共同実験の際に効率的なオペレーションができるように実験用の治具等を新たに準備する予定である。
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| Causes of Carryover |
Covid-19パンデミックにより、主たる実験施設である福井大学での実験ができなかったため、実験用消耗品および旅費等を使用しなかった。今年度予定していた実験を来年度に再計画し、当初予定の翌年度分の計画と合わせて実施することとしたい。
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