2022 Fiscal Year Annual Research 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 – 2023-03-31
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| Keywords | THz波 / 生態電磁環境 / 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 |
THz帯電磁波は，電波と光波の中間領域であり，未活用の電波資源として工学，理学あるいは，医・生物学分野での利活用を目指した研究が始まっているが,未だ十分な知見は得られていない。我々は，福井大学のジャイロトロンを活用し，0.16THz帯の電磁界について，特に高電力密度のばく露（数十から1kW/cm2）による生体への作用とその医療等への利活用を探索するため，大腸菌やヒトの表皮構造をモデルとしたヒト細胞の３次元皮膚モデルを用いて，毒性や遺伝子への影響の検討を行った。その結果，
（１）大腸菌では，入射電力6W（最大値）の連続波で試料中心が60℃を超え，中心から同心円状に死滅することが観察された。これは，パルス波6msを300回（トータル6W）でもほぼ同様であったが，3msのパルス波を600回(トータル6W)ばく露した場合は，見かけ上の投入エネルギーは同じでも中心の到達温度は50℃程度であり死滅は見られなかった。
（２）いずれの実験条件でも，試料全てにおいて遺伝子が影響を受ける事象は見られなかった。
（３）ヒト３次元皮膚モデルでの実験でも，パルス波と連続波のばく露には，熱による作用以外の差は見られなかった。
これらの知見から，THz帯電磁界ばく露による主作用は熱であり，また熱で死滅する閾値より低いばく露による遺伝子への影響は生じない可能性が示された。一方，高電力密度のパルスの非熱的作用の作用の有無を探索するためには，本課題を通して得られた，THz帯電磁波の生体試料への吸収特性を考慮すると，電磁波の吸収により発生する熱を生体の揺らぎ程度に抑えるためには，パルス幅を50μsec以下にする必要があると見積もられるため，パルス制御方法などの研究が望まれる。
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