Research Abstract


Morphology of human sweat ducts observed by optical coherence tomography and their frequency of resonance in the terahertz frequency region

2015年3月13日 Scientific Reports 5 : 9071 doi: 10.1038/srep09071

テラヘルツ(THz)周波数領域で動作する電子デバイスやフォトニックデバイスが急速に進歩しているため、THz電磁波によって生じるさまざまな生物学的影響の解明は極めて重要である。汗腺の存在は、THz波とヒトの皮膚の相互作用に大きな役割を果たしているという可能性が示唆されている。我々は、そうした現象をさらに深く解明するため、光コヒーレンストモグラフィー(OCT)を用いて汗管の形態学的特徴を調べた。その結果、明確ならせん構造など、注目すべき汗管の構造が観察された。特に、汗管の直径の被験者間変動と被験者内変動は、長さや巻き数などの他の構造パラメーターの変動よりかなり小さかった。我々は、汗管の寸法と、テラヘルツ時間領域分光法を用いて測定した皮膚のTHz誘電特性を基に、汗管がヘリカルアンテナとして機能すると仮定して汗管の共振周波数を計算した。本論文では、軸方向の動作モードの共振周波数が、中心周波数0.44±0.07 THzのTHz波領域にあることを示した。今回の知見によって、ヒトとTHz波の相互作用のさまざまな健康上の影響の解明が進むと期待される。

Saroj R. Tripathi, Eisuke Miyata, Paul Ben Ishai & Kodo Kawase

Corresponding Author

Saroj R. Tripathi
名古屋大学大学院 工学研究科 電子情報システム専攻

It is crucial to understand the various biological effects induced by terahertz (THz) electromagnetic waves with the rapid development of electronic and photonic devices operating in the THz frequency region. The presence of sweat glands plays an important role in THz wave interactions with human skin. We investigated the morphological features of sweat ducts using optical coherence tomography (OCT) to further understand such phenomena. We observed remarkable features of the ducts, such as their clear helical structure. The intersubject and intrasubject variations in the diameter of sweat ducts were considerably smaller than the variations in other structural parameters, such as length and number of turns. Based on the sweat duct dimensions and THz dielectric properties of skin measured using terahertz time-domain spectroscopy (THz-TDS), we calculated the resonating frequency of the sweat duct under the assumption of it functioning as a helical antenna. Here, we show that the resonance frequency in the axial mode of operation lies in the THz wave region with a centre frequency of 0.44 ± 0.07 THz. We expect that these findings will further our understanding of the various health consequences of the interaction of THz waves with human beings.