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Human sweat ducts as helical antenna: Prospects for practical applications

研究課題

研究課題/領域番号 21K04174
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
審査区分 小区分21060:電子デバイスおよび電子機器関連
研究機関静岡大学

研究代表者

トリパティ サロジ  静岡大学, 工学部, 准教授 (20648729)

研究期間 (年度) 2021-04-01 – 2025-03-31
研究課題ステータス 交付 (2023年度)
配分額 *注記
4,030千円 (直接経費: 3,100千円、間接経費: 930千円)
2023年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
2022年度: 2,080千円 (直接経費: 1,600千円、間接経費: 480千円)
2021年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
キーワードterahertz / skin / sweat duct / helix / sweat
研究開始時の研究の概要

The morphological features of the human sweat duct embedded in the epidermis of skin resembles a helix and it could resonate in terahertz frequency region. In this study, the resonance of the sweat duct will be investigated using polarization sensitive terahertz wave measurement system. Besides this, the correlation between terahertz wave reflectance from skin and biophysical signal such as heart rate and heart rate variability measured by photoplethysmography will be studied. Finally, the possibility to remotely sense the biophysical signal will be investigated.

研究実績の概要

The research project was temporarily suspended due to my sabbatical leave during the academic year of 2023. Therefore, there are no research outcomes to be reported for the 2023 academic year.

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

We conducted an in-depth study of the dielectric properties of the human sweat duct range by using attenuated total reflection terahertz time domain spectroscopy in the frequency band of 200 GHz to 2.5 THz. Our findings revealed that both the real and imaginary part of the dielectric permittivity decreases with an increase in frequency. To describe these dielectric properties of sweat in the terahertz frequency region, we presented a dielectric model which reveal the presence of relaxation processes related to sodium and calcium ions concentrations in sweat. Additionally, we designed and experimentally demonstrated a bamboo terahertz quarter wave plate capable of producing both right and left circular polarized terahertz waves in the sub-terahertz frequency range. We also enhanced the ellipticity of the metallic helix array circular polarizer close to one.

今後の研究の推進方策

In the upcoming academic year, we will utilize a system called attenuated total reflection terahertz time domain spectroscopy to measure the reflectance of terahertz waves from the skin of individuals experiencing mental stress. To assess the level of stress, we will measure heart rate variability and photoplethysmography using a specific measurement protocol. The collected data will be analyzed using machine learning algorithms such as random forest and support vector machine to classify the terahertz signal from human skin. Our final goal is to develop a method for understanding human stress using terahertz time domain spectroscopy.

報告書

(3件)
  • 2023 実施状況報告書
  • 2022 実施状況報告書
  • 2021 実施状況報告書
  • 研究成果

    (26件)

すべて 2024 2023 2022 2021 その他

すべて 雑誌論文 (6件) (うち国際共著 1件、 査読あり 6件、 オープンアクセス 4件) 学会発表 (18件) (うち国際学会 12件、 招待講演 2件) 備考 (2件)

  • [雑誌論文] Ellipticity Enhancement of a Terahertz Wave Circular Polarizer Made of 3D Chiral Metamaterial2024

    • 著者名/発表者名
      Kotaro Yamamura, Gemma Otake, Atsushi Ouchi, Daneil Moraru, Atsushi Nakamura, Saroj R. Tripathi
    • 雑誌名

      IEEE Photonics Technology Letters

      巻: 36 号: 7 ページ: 457-460

    • DOI

      10.1109/lpt.2024.3367979

    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Linear dichroism and birefringence spectra of bamboo and its use as a wave plate in the terahertz frequency region2023

    • 著者名/発表者名
      Hiroya Ichikawa, Kei Takeya, and Saroj R. Tripathi
    • 雑誌名

      Optical Materials Express

      巻: 13 号: 4 ページ: 966-981

    • DOI

      10.1364/ome.485119

    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Dielectric property measurement of human sweat using attenuated total reflection terahertz time domain spectroscopy2022

    • 著者名/発表者名
      Kazuma Hashimoto, Paul Ben Ishai, Erik Brundermann, and Saroj R. Tripathi
    • 雑誌名

      Biomedical Optics Express

      巻: 13 号: 9 ページ: 4572-4582

    • DOI

      10.1364/boe.467450

    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Optical thin film coated organic nonlinear crystal for efficient terahertz wave generation2022

    • 著者名/発表者名
      Hirohisa Uchida, Tetsuya Kawauchi, Gemma Otake, Chisa Koyama, Kei Takeya, and Saroj R. Tripathi
    • 雑誌名

      Scientific Reports

      巻: 12 号: 1 ページ: 1-9

    • DOI

      10.1038/s41598-022-17893-7

    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Non-Destructive Identification of Drugs in Plastic Packaging Using Attenuated Total Reflection Terahertz Time Domain Spectroscopy2022

    • 著者名/発表者名
      K. Hashimoto, S. R. Tripathi
    • 雑誌名

      Optics

      巻: 3 号: 2 ページ: 99-106

    • DOI

      10.3390/opt3020012

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Development of a terahertz wave circular polarizer using a 2D array of metallic helix metamaterial2021

    • 著者名/発表者名
      Tomita Hiroya、Hashimoto Kazuma、Takeya Kei、Tripathi Saroj R.
    • 雑誌名

      Optics Letters

      巻: 46 号: 9 ページ: 2232-2232

    • DOI

      10.1364/ol.422025

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] Non-invasive and non-destructive terahertz diagnostics and bio-medical applications2024

    • 著者名/発表者名
      Tetsuo Sasaki, Saroj R.Tripathi, Hiroaki Satoh, Erik Brundermann
    • 学会等名
      令和5年度生体医歯工学共同研究拠点成果報告会
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
  • [学会発表] Attenuated total reflection terahertz time domain spectroscopy for biomedical application2022

    • 著者名/発表者名
      K. Hashimoto, P. B. Ishai, E. Brundermann and S. R. Tripathi
    • 学会等名
      The 7th International Symposium on Biomedical Engineering (ISBE2022)
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Dielectric characterization of human sweat in the terahertz frequency region2022

    • 著者名/発表者名
      K. Hashimoto, P. B. Ishai, E. Brundermann and S. R. Tripathi
    • 学会等名
      The third international symposium on frontiers in THz technology (FTT 2022)
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Development of terahertz optical component using metallic helix array2022

    • 著者名/発表者名
      K. Yamamura and S. R. Tripathi
    • 学会等名
      The third international symposium on frontiers in THz technology (FTT 2022)
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Birefringence measurement of bamboo in the terahertz frequency region2022

    • 著者名/発表者名
      H. Ichikawa, S. R. Tripathi
    • 学会等名
      The third international symposium on frontiers in THz technology (FTT 2022)
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Development of a terahertz wave band-stop filter using 2D arrays of metallic helices2022

    • 著者名/発表者名
      S. R. Tripathi and K. Yamamura
    • 学会等名
      The 47th International Conference on Infrared, Millimeter and Terahertz Waves (IRMMW-THz)
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] テラヘルツ全反射減衰分光法を用いた包装紙内材料の非破壊同定2022

    • 著者名/発表者名
      橋本和磨,トリパティ・サロジ
    • 学会等名
      第 31 回(2022 年度)日本赤外線学会研究発表会
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [学会発表] キラル構造を用いたテラヘルツ帯円偏光子の応答に関する研究2022

    • 著者名/発表者名
      山村洸太郎,トリパティ・サロジ
    • 学会等名
      第 31 回(2022 年度)日本赤外線学会研究発表会
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [学会発表] THz領域における竹の複屈折および線二色性の測定とその光学素子ヘの応用2022

    • 著者名/発表者名
      市川裕也,橋本和磨,山村洸太郎
    • 学会等名
      第 31 回(2022 年度)日本赤外線学会研究発表会
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [学会発表] Development of a terahertz wave band-stop filter using a 2D array of metallic helix array2022

    • 著者名/発表者名
      K. Yamamura, S. R. Tripathi
    • 学会等名
      The 8th International Symposium toward the future of advanced researchers in Shizuoka University (ISFAR-SU 2022)
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Terahertz birefringence measurement using circularly polarized terahertz wave2022

    • 著者名/発表者名
      H. Ichikawa, K. Yamamura, S. R. Tripathi
    • 学会等名
      The 8th International Symposium toward the future of advanced researchers in Shizuoka University (ISFAR-SU 2022)
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] In vivo measurement of dielectric properties of human skin using attenuated total reflection terahertz time domain spectroscopy2021

    • 著者名/発表者名
      K. Hashimoto, H. Sakata, S. R. Tripathi
    • 学会等名
      INTER-ACADEMIA 2021, The 19th International Conference on Global Research and Education
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] High power terahertz wave emission using DAST crystal2021

    • 著者名/発表者名
      T. Kawauchi, G. Ohtake, C. Koyama, H. Uchida, K. Takeya and S. R. Tripathi
    • 学会等名
      INTER-ACADEMIA 2021, The 19th International Conference on Global Research and Education
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Applications of terahertz time domain spectroscopy (THz-TDS)2021

    • 著者名/発表者名
      S. R. Tripathi
    • 学会等名
      13th International Conference on Physics of Advanced Materials (ICPAM-13), Sant Feliu de Guixols, Costa Brava, Spain
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Emission and detection of terahertz waves and their industrial and biomedical applications2021

    • 著者名/発表者名
      S. R. Tripathi
    • 学会等名
      4th Autumn School of Physics of Advanced materials (PAM-4)
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Measurement of dielectric properties of human sweat in terahertz frequency region2021

    • 著者名/発表者名
      K. Hashimoto, H. Sakata, S. R. Tripathi
    • 学会等名
      46th International Conference on Infrared, Millimeter and Terahertz Waves (IRMMW-THz)
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] テラヘルツ全反射減衰分光法を用いたヒト汗液の誘電率測定2021

    • 著者名/発表者名
      橋本和磨,坂田 光, トリパティ・サロジ
    • 学会等名
      第 30 回(2021 年度)日本赤外線学会研究発表会
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [学会発表] 円偏光を用いたテラヘルツ分光器による複屈折の測定2021

    • 著者名/発表者名
      市川裕也,橋本和磨,山村洸太郎,竹家啓,トリパティ・サロジ
    • 学会等名
      第 30 回(2021 年度)日本赤外線学会研究発表会
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [備考] https://wwp.shizuoka.ac.jp/terahertz/

    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
  • [備考] 山村 洸太郎 さんが 第31回日本赤外線学会研究発表会 で「優秀発表賞」を受賞

    • URL

      https://www.shizuoka.ac.jp/news/detail.html?CN=8769

    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書

URL: 

公開日: 2021-04-28   更新日: 2024-12-25  

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