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シリコンウェハ酸化膜上で原子分解能で観察に成功

カーボンナノチューブなど、大きさが数ナノメートルの小さなナノ材料の合成や物性評価は、そのままでは取り扱うことが困難なため、ICチップの材料になるシリコンウェハやセラミックス等の基板上で行われます。生成したナノ材料は電子顕微鏡で確認する必要がありますが、透過型電子顕微鏡法(TEM)や走査型透過電子顕微鏡法(STEM) で観察するためには、基板からこさぎ取って試料に加工を施す必要があり、観察したい元の形状と構造がこの前処理によって変化してしまう可能性がありました。

東京大学の研究チームはカーボンナノチューブが成長する興味深いナノ材料に着目し、大きさが10 nm以下のCo-W-C(コバルト-タングステン-炭素)三元系触媒ナノ粒子について、合成から構造解析までの一貫した研究調査を実施しました。今回、本研究グループらはシリコンウェハに形成した絶縁体の二酸化ケイ素(SiO2)膜上にこの触媒ナノ粒子を作製することで、観察のための試料加工を施すことなく反応前後の触媒を原子スケールで構造解析することに成功しました。

これは、電子顕微鏡観察に使用する、グリッドと呼ばれる部品について従来の金属製メッシュに薄い導電性カーボン膜を貼ったグリッドを、新たに開発した、シリコンウェハ酸化膜をベースにしたものと交換したことにより達成しました。

これによって、単層カーボンナノチューブの成長が起こる高温反応の前後を逐次観察する手法が確立されました。本実験により、単層カーボンナノチューブが生成し始める反応過程において、触媒が炭化物Co6W6Cから金属Coへと相変化していることを明らかにできました。

シリコンウェハ酸化膜上で原子分解能で観察に成功
触媒ナノ粒子の電子顕微鏡写真、原子の1個1個が見えています。


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2019-06-29 : ヴォイニッチの科学書 : コメント : 0 :

二酸化炭素からメタンを製造するメタネーション技術

株式会社IHIは、シンガポール科学技術庁傘下の化学工学研究所と共同開発したメタン化触媒を用いて、二酸化炭素からメタンを製造するメタネーション技術のデモ装置を開発しました。

この技術は生産・発電等の過程で排出される二酸化炭素を回収・再利用し、水素と反応させることで、メタンを生成する技術です。生成したメタンは発電用燃料や都市ガスとして利用することが可能です。この技術のポイントは、化学反応しにくい二酸化炭素を反応させる触媒の開発にあります。

今後は、二酸化炭素からメタノールより価値が高く、プラスチックや樹脂の原料として利用できるエチレンやプロピレンなどのオレフィン類を製造する技術の研究が行われています。

二酸化炭素を回収することが思いのほか低コストでできることがわかってきて、今、欧米ではベンチャーへ資金が次々に流入しています。大気中の鉱脈と言われているほどです。例えばアイルランドのスタートアップ、シリコン・キングダム・ホールディングスは年間400万トンの二酸化炭素を回収できるプラント建設を目指しています。400万トンといえば70万キロワットの火力発電所一基に相当します。下関市長府にある中国電力の火力発電所が58万キロワットです。

回収した二酸化炭素を原料として合成燃料を製造し、飛行機や船舶、車両の燃料として使用することによってカーボンニュートラルを目指しています。火力発電所の二酸化炭素排出量がマイナスになる日もそう遠くない状況です。

二酸化炭素からメタンを製造するメタネーション技術


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2019-06-28 : ヴォイニッチの科学書 : コメント : 0 :

ダ・ヴィンチの発達障害説を検証

ダ・ヴィンチの発達障害説を検証

アルバート・アインシュタインやトーマス・エジソンら、類いまれな才能の持ち主には、発達障害を有する人が多いといわれています。英国キングス・カレッジ・ロンドンなどの研究者らは「モナ・リザ」を描いたレオナルド・ダ・ダヴィンチが、発達障害の1つ注意欠陥・多動性障害(ADHD)であったとする説を発表しました。

ダ・ヴィンチは「モナ・リザ」や「最後の晩餐」を描いた芸術家としてだけでなく、建築家、科学者、発明家など数多くの顔を持ち、いずれの分野においても優れた業績を残しました。

研究者らは、ダ・ヴィンチの遺筆や伝記などを検討し、数々の偉業を成し遂げた一方で、多くの未完成プロジェクトを抱えたまま生涯を閉じた点について、「アイデアをめぐらせることに過度の時間を費やし、忍耐力や集中力に欠けていたことがその背景にある」と指摘しました。ダ・ヴィンチの集中力のなさは幼少期から認められており、成人してからはより顕在化したということです。

また、ダ・ヴィンチは左利きであり、65歳の時に左脳の重度脳卒中を発症したにもかかわらず言語能力に障害が残らなかったことから、人口の5%未満にしか見られない、言語中枢を右脳に持つ右脳優位性であったことが強く示唆される、と述べています。また、ダ・ヴィンチの描いた図面の特徴として、文字を左右逆に書く鏡文字がありますが、これは失読症であったことを示唆しています。 


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2019-06-28 : ヴォイニッチの科学書 : コメント : 0 :

火星の北極の地下に大量の氷を発見

米国・テキサス大学と米国・アリゾナ大学の研究者らが、NASAのマーズ・リコナサンス・オービター(MRO)に搭載されている浅部レーダー(SHARAD)で観測されたデータから、火星の北極の地下に広がる氷の層を発見しました。深さは地下約1500mで、砂と氷が交互に堆積した互層になっており、場所によっては水分を90%も含んでいます。この氷の層がすべて融けると火星の全球が深さ1.5mの水で覆われるほどの量になり、南北の極冠に次ぐ、火星で3番目に豊富な水源と考えられます。 太古の火星で氷河期に極域に堆積した氷がこの層の元になったと考えられます。  

少し前のNHKコズミックフロント☆NEXTで火星テラフォーミングをやっていて、それによると手順は、火星でメタンを発生させ火星を温暖化させ、地下の氷を溶かして、そこに地球から運んだ土壌微生物をばらまく、という手順でしたが、このような水が活用できればそれも実現できそうです。

火星の北極の地下に大量の氷を発見
砂と氷が交互に堆積した互層(白色が水の氷)


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2019-06-28 : ヴォイニッチの科学書 : コメント : 0 :

液体のりで造血幹細胞の増幅に成功

東京大学とスタンフォード大学、理化学研究所の共同研究チームは、マウスの造血幹細胞を用いた研究から、細胞培養でウシ血清成分や精製アルブミンさらには組み換えアルブミンが造血幹細胞の安定的な未分化性を阻害していることを突き止めました。しかし、アルブミンのようなタンパク質を培養液に加えないと、造血幹細胞の細胞分裂が誘導できないことが問題でした。

今回、研究チームは液体のりの主成分であるポリビニルアルコールという化学物質が血清成分やアルブミンの代わりになり、しかも血清成分やアルブミンと異なり造血幹細胞の未分化性を維持したまま数ヶ月培養可能であることを明らかにしました。 


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2019-06-27 : ヴォイニッチの科学書 : コメント : 0 :

電流の渦から磁気を生み出すことに成功

中国科学院大学、慶應義塾大学、理化学研究所による電子スピンと時期に関する研究です。電子は、電気と磁気の2 つの性質を持ち、磁気の起源は「スピン」と呼ばれる電子の自転運動です。磁石の中では電子の大きさのコマが回転していると思ってください。

今から約100 年前、室温で強い磁気を持つ物質において、ミクロな角運動量である電子のスピンが力学的な回転運動と互いに変換可能であることが実験的に検証されました。つまり磁石の中の電子のコマのスピンが、磁石の棒そのものの回転と相互変換できる、ということです。

この効果は、物質を高速回転させるほど大きくなりますが、毎秒1 万回転程度の回転速度を用いたとしても、磁場に換算すると地磁気の1500 分の1 程度の極めて微弱な効果しか得られないため、これをデバイス応用する研究はほとんど行われてきませんでした。つまり、ミクロな電子の回転とマクロな磁石の回転は相互変換できるが実用性はないと思われていた、ということです。これに対し、2013 年に中国科学院大学の日本人研究者が室温で磁気を持たない銅やアルミニウムなどの金属でも、回転させることにより、金属中の電子のスピンの方向を揃えさせ磁力を持たせることができる理論を発表しました

 今回の研究では、表面を酸化させた銅が用いられました。表面酸化銅は、酸化の度合いが表面が最も高く、内部に行くにしたがって酸化の程度が低下し、それに合わせて電子の移動速度に勾配ができています。このような材料を使って、電子のマクロな回転運動が直流スピン流を生成する可能性を指摘し、実際に測定された直流スピン流の大きさも同理論によって説明できることを確かめました。この研究成果は、電気伝導率に傾斜構造があればどのような物質でも直流スピン流を生成できることを示したものであり、磁石や貴金属を必要としない画期的な磁気デバイスの実現に大きく道を拓くものといえます。


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ギネスビールの泡のでき方

大阪大学とキリンホールディングスは共同で、ギネスビール(アイルランド)をコップに注いだときに細かい泡ができる過程を解明しました。ビールにおいて流体の動きをレーザーなどで詳細に調べ解明したのはこれが初めての研究です。 

ギネスビールの泡は窒素ガスを含んでいます。この泡は、炭酸ガスだけでできたそのほかのビールや清涼飲料の泡の大きさの10分の1と細かいのが特徴です。炭酸ガスの泡はコップに注ぐとすぐに上部に集まりますが、窒素の泡は上に集まるだけでなく上から下に移動して複雑な模様を作りだすことがわかりました。

ギネスビールの泡のでき方


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2019-06-27 : ヴォイニッチの科学書 : コメント : 0 :

断層に含まれる有機物と地震発生メカニズム

大阪大学の研究者らは、海溝型地震を引き起こすプレート沈み込み帯の断層中に含まれる有機物に着目し、地震時の断層滑りを模擬した室内摩擦実験を行うことで、有機物の熱化学反応による、有機物の石炭化が進行するにつれて、ピーク摩擦係数が低下し海溝型地震の滑り挙動に影響を及ぼす可能性があることを解明しました。 これまで海溝型地震時の断層滑り挙動には、プレート沈み込み帯に豊富に存在する摩擦強度の弱い粘土鉱物が重要な役割を果たしていると考えられており、断層に含まれる有機物およびその熱熟成反応が及ぼす影響は解明されていませんでした。

有機物が豊富に含まれている海溝型プレート境界断層では、粘土鉱物の存在のみならず、有機物の熱熟成反応が断層の摩擦強度を低下させ、地震時の破壊伝播過程へ影響を及ぼす可能性があります。

断層に含まれる有機物と地震発生メカニズム
海底堆積物での有機物の含有量と有機物を含む陸上活断層の分布図 


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2019-06-26 : ヴォイニッチの科学書 : コメント : 0 :

画期的な電子顕微鏡を開発

1931年に実現した電子顕微鏡 は、電子を使ってミクロの世界を観察する顕微鏡で、現在用いられている全ての顕微鏡の中で最も高い分解能を持っています。世界最高性能は東京大学の40.5ピコメートルで、これは水素原子の半径(53ピコメートル)より小さいものを見分けることができます。

 光学顕微鏡は、ガラスをレンズとして使って物体の拡大像を得ますが、電子顕微鏡では強力な磁場をレンズに用います。磁場中に電子を入射するとローレンツ力という力を受けて電子は曲がりますが、この現象を試料の近くでレンズのように作用させることで像を拡大しています。3テスラにも達する強い磁場を使った対物レンズ の性能が、電子顕微鏡の性能、すなわち分解能を決定します。

観察する試料はこの強い磁場の中に挿入しなければならない構造であるため、試料は常に強磁場にさらされることになります。その結果、磁気メモリーなど、磁性を持つ材料では、レンズの磁場と材料の持つ磁性とが強く相互作用してしまい、元々の構造が大きく変化したり、破壊されたりしてしまう問題が生じます。

今回、東京大学と日本電子株式会社の共同開発チームは、試料室を磁場のない環境に保つことができる全く新しい対物レンズを試作し、そのレンズを搭載した電子顕微鏡を開発しました。これは、上下のレンズ磁場を逆向きに発生させることによって、試料上で磁場同士がちょうど打ち消し合ってほぼゼロになるように調整されたものです。 さらに、開発した新しい対物レンズと最新の収差補正装置 を組み合わせることで、原子分解能磁場フリー電子顕微鏡を開発しました。この装置の性能評価を行うために、窒化ガリウム(GaN)単結晶を観察するとGa-Ga原子間の距離はわずか92ピコメートルしか離れていませんが、その2つの原子が明瞭に分離して観察できているようになりました。次の写真はこの電子顕微鏡で窒化ガリウムを撮影したものです。原子が規則正しく並んでいる様子がはっきり撮影されています。

画期的な電子顕微鏡を開発


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大西洋沖の怪現象に新説、プレートが剥離中

大西洋のポルトガル沖で1969年、大きな地震が起こり、津波が発生したのですが、震源地の周辺には、何の変哲もない平らな海底が続いているだけであることが科学者を悩ませています。

ポルトガル、リスボン大学の研究者らは最近、ポルトガル沖のプレートの下層が剥離し始めているらしいことを突き止めました。ここでは、あるプレートが別のプレートの下に潜り込む、いわゆる沈み込み帯が新たに形成される場所になるかもしれないとも考えられています。もしこれが本当ならば、海洋プレートが剥離しているところをとらえた初の研究になります。現在、プレートテクトニクスによって大西洋が縮小し、ヨーロッパとカナダが接近することによって新たな巨大大陸が形成されつつありますが、今回推定されたプレートの剥離は、この場所に新たなプレートの境界を生じさせ、地殻変動を加速する可能性があります。

 このプレートの剥離は地震波の観測によって行われました。地中を伝わる地震の波は、地質の温度や組成が変わると変化します。それによって、1969年の地震が起こった場所の真下に、何か密度の高い塊が、地下250キロまで垂れさがるように存在していることがわかったのです。さらなる分析で、そこに沈み込み帯が生まれているという兆候も確認されました。

大西洋沖の怪現象に新説、プレートが剥離中
NATIONAL GEOGRAPHIC
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遺伝子で決まる日焼け・白肌

肌の色は、その色合いや日焼けのしやすさからいくつかのタイプに分けられます(スキンタイプ)。日本人のスキンタイプは日焼けのしやすさから3つの方に分けられます。

I型 白肌で赤くなるが黒くならない
III型 褐色から色黒肌で赤くならずに黒くなる
II型 I型とIII型の中間

東北大学による今回の研究は、宮城県と岩手県在住の約1 万人の協力を得て、日焼けのしやすさによるアンケートからスキンタイプを分類し、その情報に対してゲノム解析を行うことによって、日本人の日焼けには7つの遺伝子が関連していることを明らかにしました。

その中で、日本人のスキンタイプに最も強く影響を与えている遺伝子は、OCA2 遺伝子というものです。OCA2遺伝子は、欠損すると白皮症という、肌や髪の毛が真っ白になる症状を呈することが知られています。

遺伝子は人によってピンポイントで変異 していることがあり、これを一塩基多型と呼びます。今回の調査の範囲でOCA2の一塩基多型を調べたところ、OCA2遺伝子の中の複数の場所での一塩基多型が日本人スキンタイプに関連することが明らかになりました。特に、白肌で赤くなるが黒くならないI型はOCA2 遺伝子上に複数の一塩基多型を持つ人であることがわかりました。

さらに、肌の色を決める主要な色素であるメラニンの細胞内合成と輸送に関係するタンパク質の遺伝子、RAB32 遺伝子が日本人のスキンタイプに影響することも発見しました。RAB32 遺伝子の一塩基多型によってメラニン色素の移動のしやすさに個人差が生じ、スキンタイプを決めている事が予想されます。


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マスドライバー「カグヤ」の実用化

ガンダムSEEDにおけるオーブの地上施設、「カグヤ」は戦艦を射出することも可能な巨大なマスドライバーです。マスドライバーとはWikipediaによると「惑星の衛星軌道上や衛星の周回軌道上に物資輸送を大量輸送に向くよう効率良く行うための装置/設備/施設で、地上から第一宇宙速度にまで加速したコンテナなどを「放り上げる」物である。この装置は実用化に向けて様々な研究もなされており、宇宙を舞台としたSF作品にしばしば登場する(大規模なカタパルトとも言える)」とのことです。

 東京大学などのグループは物資を宇宙に大量輸送する未来を見据え、マスドライバー型の射出装置の研究を続けています。このマスドライバーは、地上から電磁波のビームをコンテナに向けて照射し、そのエネルギーで推進します。2003年に10グラムの模型で実験し、原理の実証に成功、実証試験に取り組みながら、2030年代の基地建設や試験機の打ち上げを目指しています。

想定される実際の射出ではロケット型のコンテナに向け、地上のアンテナから電磁波のビームを照射します。ビームはコンテナ最後部のリフレクターに反射し、焦点付近にエネルギーが集まり、強いエネルギーによって焦点付近の空気が電離してプラズマが発生し、爆発を引き起こします。この衝撃波をリフレクターが受け止め、コンテは上昇します。

実験では量子科学技術研究開発機構が核融合炉研究に使う「ジャイロトロン」という装置でビームを発生させました。実験には成功しているものの、原理はまだ解明されておらず、ビームでプラズマが生じる過程や爆発による空気の流れなどは、今後解明し、その解析結果を、推進力のさらなる増強につなげる計画です。実用レベルのコンテナ射出には100メガ(メガは100万)ワット~100ギガ(ギガは10億)ワットの出力が必要とされますので、複数のジャイロトロンを連動させることになりそうです。

マスドライバー「カグヤ」の実用化



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パーキンソン病の根本的治療・新規核酸医薬

核酸医薬とはDNAを構成する単位のヌクレオチドを基本骨格とする医薬品です。遺伝子発現を介さずに直接生体に作用します。代表的な核酸医薬にはアンチセンスオリゴヌクレオチド、RNAi、アプタマー、デコイなどがあげられます。よく似た言葉に遺伝子治療薬がありますが、核酸医薬は化学合成により製造された核酸が遺伝子発現を介さずに直接生体に作用するのに対して、遺伝子治療薬は特定のDNA遺伝子から遺伝子発現させ、何らかの機能をもつ蛋白質を産出させる点が異なります。核酸医薬は病気の原因への特異性が高いことが特徴です。

大阪大学の研究グループは、東京医科歯科大学のグループとの共同研究で、パーキンソン病の原因であるαシヌクレインタンパク質の蓄積を抑制する核酸医薬を新たに開発し、パーキンソン病の症状を改善することを動物モデルにおいて証明しました。今回開発した核酸医薬は、生体内での安定性が高く、αシヌクレインmRNAに特異的に結合し分解することでタンパク質の蓄積を抑制します。

パーキンソン病の根本的治療・新規核酸医薬


パーキンソン病は世界で約1千万人の人々が罹患している神経疾患で、日本では1000人に1~1.5人、60歳以上では100人に1人が発症していると言われています。しかしながら、パーキンソン病に対して、ドパミン製剤など症状を改善する治療薬は存在しますが、進行を抑制する根本的な治療法は存在しません。そのため、寝たきりの原因となるなど、大きな社会問題になっています。全世界でパーキンソン病の進行を抑制する治療法の開発が期待されています。

パーキンソン病は神経細胞にαシヌクレインタンパク質が蓄積することで発症すると考えられています。研究グループでは、遺伝性パーキンソン病の原因であるαシヌクレインをターゲットとする核酸医薬を開発し、αシヌクレインタンパク質の蓄積を抑制することを目的としました。

パーキンソン病の原因であるαシヌクレインタンパク質の蓄積を抑制するため、αシヌクレインのタンパク質の合成を阻害する核酸医薬を開発しました。通常、核酸は細胞外では速やかに分解されますが、今回開発した核酸医薬は核酸を人工的に修飾することで生体内での安定性を獲得しました。パーキンソン病モデルマウスを用いてこの薬剤の有効性を調べたところ、αシヌクレインの蓄積を抑制し、本来パーキンソン病モデルマウスに見られる行動障害を改善することを確認しました。 


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ソニックブーム攻撃を受けると何が起きるか

ソニックブーム攻撃は、アニメやゲームで登場する主に肉体戦で使用される攻撃の総称です。ポケモンではレアコイルやマルマイン、ドラゴンボールのかめはめ波、怪獣映画ではラドンやギャオス、ストリートファイターシリーズではガイル、こういったキャラクターが得意としています。

さて、KEK高エネルギー加速器研究機構、熊本大学、テクニコン-イスラエル工科大学などの研究グループは、KEK の放射光実験施設 フォトンファクトリー・アドバンストリング(次写真)を超高速で点滅するストロボのように用いて、金属内に伝搬する衝撃波によってナノ秒(1 ナノ秒=10 億分の 1 秒)の間に進行する金属組織の微細化を直接観測することに成功しました。

ソニックブーム攻撃を受けると何が起きるか

衝撃波は、高速衝突・爆発・火山噴火・雷・隕石・超音速飛行中の飛行機などによって発生することが知られており、特に高圧の衝撃波は音速で伝わり、衝突した対象の内部を一瞬で破壊します。この破壊現象についての評価は難しく、衝撃破壊前と後の物質を見比べて想像するしかありませんでしたが、少なくとも、まず元に戻ることができる変形(弾性変形:だんせいへんけい)が起こり、元に戻れる限界を超えた変形(塑性変形:そせいへんけい)を経て破壊に至ることはわかっていました。

研究グループは、純アルミニウム箔内の内部構造が衝撃波で破壊される様子を、KEK の放射光実験施設が発生させることができる、波長が原子サイズかつ点滅の時間幅が100 ピコ秒のパルス状の X 線を使って連続写真のように撮影しました。

画像を解析した結果、マイクロメートルサイズだった金属の結晶粒は衝撃破壊によりナノメートルサイズまで細分化し、さらに極めて小さくなった各金属結晶内部で結晶の不均一性(結晶内の原子位置のずれ)が瞬間的に増大していることがわかりました。パルス X 線をストロボ的な測定に応用することで、衝撃破壊後に観測される金属組織の状態とは異なる、衝撃破壊中の組織の微細化や結晶の不均一性を観測することに成功しました。


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オキシトシンよりも強力な愛情化学物質

金沢大学、大阪大学、東北大学、北海道大学の共同研究グループは、社会性行動の調節に重要なホルモンであるオキシトシン(次図)の類似体を有機合成し、それらの化合物の中から、マウス体内で天然に作られる内在性オキシトシン よりも長期間作用し、効果も大きい化合物を新しく見いだしました。

オキシトシンよりも強力な愛情化学物質


オキシトシンは子宮や乳腺のような生殖器官、心臓および中枢神経系に作用するペプチドホルモンです。子宮平滑筋収縮と乳汁分泌促進に加え、神経活動調節作用を持ち、多くの哺乳動物種の社会的なふるまいや認知・記憶といった社会的なコミュニケーションに重要な役割を果し、愛情ホルモンとも称されています。最近では、自閉症などの精神疾患の中心症状である社会性交流障害の改善に有効である可能性が示されるようになりました。今回、共同研究グループは、オキシトシンの構造をもとに、有機化学的な修飾を行うことにより、オキシトシンよりも強力で、効果持続が見込める新規化合物を合成することに成功しました。

オキシトシンは自閉スペクトラム症(ASD)の治療にも効果があるとされていますが、天然のオキシトシンでは体内挙動が原因で効果が不十分です。今回の化学物質は、医薬品としての用途が期待されています。その効果を研究グループはマウスで調べました。

 父親が子育て行動を示さないCD38遺伝子ノックアウトマウスおよび遺伝子編集法の一つであるCRISPER/Cas9法により作出した自閉症マウスモデルを使い、個体レベルの行動実験を行いました。天然型(内在性)オキシトシンを注射した場合、父親は子育て行動を示しますが、その効果は6時間以内に消失しました。一方、今回開発された化合物を注射した場合には16~24時間以上、父親の子育て行動が持続しました。これらの結果は、自閉症の症状改善薬として、オキシトシンよりも効果がある可能性を示唆しています。


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2019-06-24 : ヴォイニッチの科学書 : コメント : 0 :

世界初、ネコの宇宙葬

世界初、ネコの宇宙葬
https://www.celestispets.com/

ペット向け宇宙葬サービスを行う宇宙葬サービス専門企業セレスティス社が提供するサービス「セレスティス・ペッツ」で、いよいよネコの宇宙葬が行われる見通しとなりました。人間については、2018年12月3日、約100人の遺灰を乗せた追悼用人工衛星「エリジウム・スター2」が、スペースX社のファルコン9ロケットで打ち上げられ、宇宙葬の時代が始まりましたが、ペットについても本格的に商業運用が開始されます。ネコの宇宙葬の費用は4995ドル、55万円です。

 人類初のネコの宇宙葬を契約したのは米オレゴン州に在住するスティーブ・ムントさんです。ちなみに、亡くなった愛猫の名前は「ピカチュウ」だそうです。

セレスティス・ペッツのサービスには、このほか、ペットの遺灰を詰めた容器を宇宙空間に送って無重力状態を体験させたのち、地上で回収して家族のもとにかえすサービス「アース・ライズ」や、遺灰を月におくる「ルナ」、地球の大気圏外の宇宙空間におくる「ボイジャー」といったサービスがWebサイトで紹介されています。


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2019-06-14 : ヴォイニッチの科学書 : コメント : 0 :

日本人が書いた科学論文の引用統計

米国調査会社クラリベイト・アナリティクスの日本法人は、平成時代に発表された日本の論文を対象に引用回数のランキングをまとめました。学術論文の有用性を評価する指標の一つとして、他の論文にどれだけ多く引用されたかは、しばしば用いられる手法です。

1989年から2019年の間に発表された、日本人研究者が関与している論文は約200万本。世界でこの期間に出された論文の7%です。これらを対象に分析したところ、引用された回数が最多だったのは首都大学東京の田村浩一郎教授らによる生命情報科学分野の解析ソフトウエア「MEGA」に関する論文でした。MEGAは遺伝子の情報から生物進化を解析するソフトウエアです。この論文は2011年の発表以来、3万4千回以上引用されていました。2位は名城大学飯島澄男終身教授が発見した炭素材料「カーボンナノチューブ」、3位が京都大学山中伸弥教授らによる「iPS細胞の作製」に関する成果でした。


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2019-06-13 : ヴォイニッチの科学書 : コメント : 0 :

臓器が左右逆の米国人女性、99歳の天寿を全う

すべての内臓が鏡に映したように左右が逆転している人が5000万人に一人の割合でいます。これは内臓逆位とよばれる病気の一種です。心臓が内臓逆位を起こすと重度の心疾患が発症し、極めて寿命が短いとこれまでは考えられていました。

ところが、先日、99歳で天寿を全うした米国オレゴン州のローズ・マリー・ベントレーさんが、死後に内臓の完全な逆位であることが判明し、内臓逆位でも長寿が可能であることが確認された最初の例として医学会を驚かせています。生前のベントレーさんはまったく健康で、ほかの人との違いには誰も気づきませんでした。遺言によって遺体は、医学を志す学生の解剖実習に献体され、オレゴン健康科学大学が実習時に逆位を確認しました。

 内臓逆位は妊娠一か月前後に現れますが、原因は明らかになっていません。また、ベントレーさんのような完全な内臓逆位は5000万人に一人とまれですが、より高い頻度で特定の臓器だけが反転することもあり、心臓が左右逆になる右胸心と呼ばれる疾患の発生頻度は約1万人に1人の割合です。


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2019-06-12 : ヴォイニッチの科学書 : コメント : 0 :

心臓内部を自律移動するロボット・カテーテルを開発

ハーバード大学の研究チームが、心臓内部を自律的に移動できるロボット・カテーテルを開発しました。カテーテルというのは医療用の柔らかい管のことで、体内に挿入し、体液の排出や薬液・栄養の注入などにに使用されるホース状の医療器具です。たとえば、尿を出すために膀胱にカテーテルを入れたりしますし、手術の際にもいろいろな目的でカテーテルが患者に施されます。

心臓手術のような難しい手術の場合、超音波エコーを見ながらジョイスティックでカテーテルを操作するなど、取り扱いには非常に繊細で高度な技術が必要です。今回開発されたロボット・カテーテルは心臓内部を自律的に移動するのが特徴ですが、このカテーテルは、ゴキブリが周辺環境を知覚する方法からヒントを得て開発されました。人間への適用はまだできませんが、5匹のブタに対して実施した83回の試験では、ロボット・カテーテルは95%の成功率で適切な位置へ自律的に移動できました。この成功率は外科手術におけるカテーテルの挿入と同程度の成功率です。また、カテーテルの移動に伴う傷や組織への損傷は一切ありませんでした。

このロボット・カテーテルには触覚センサーが装備されており、心臓のマップに基づいて自らの位置を知り、次にどこへ行けばよいかを把握します。機器の大きさは直径8ミリメートル。先端には触覚センサーのほかに、カメラとLEDライトが付いています。心臓内部での移動をガイドするのには、約2000枚の心臓組織の画像を用いてディープラーニングされたアルゴリズムを使っています。曲がったところを機器が通り抜ける際には、タッチセンサーが定期的に心臓の組織を触って、自らの位置を把握し、組織を傷つけないようにしています。


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2019-06-11 : ヴォイニッチの科学書 : コメント : 0 :

筋肉への信号を音声に変換

カリフォルニア大学サンフランシスコ校の研究チームが、人間の思考からの自動音声合成について、新たな方法を開発しました。会話時に使用される、唇、舌、顎、喉頭などを動かすための脳からの信号を読み取る脳コンピューター・インターフェイスです。従来研究されていた音声合成方法は、脳の会話に関する神経細胞の活動を読み取ろうとするものがほとんどでしたので、筋肉を動かそうとする信号を読み取るこのアプローチは新しい考えです。

研究チームは、5人のてんかん患者に文章を読み上げてもらい、脳の活動の様子を皮質脳波法と呼ばれる方法で、頭部皮膚に張り付けた電極パッドで読み取りました。この信号からコンピューターで合成音声を作り出したところ、生成された音声の50~70%は理解可能な音声でした。

このシステムの特徴は、脳内神経細胞の会話アルゴリズムを読み取るのではなく、筋肉を動作させる信号を読み取っている点にあります。脳神経細胞は発話だけでなく、あらゆる生命活動の信号をやり取りしているため、会話に関する情報を取り出そうとしてもノイズが多くなり、なかなかうまくいかないのです。

しかし問題点もあり、同じ文章を黙読してもらったところ、合成された音声は適切な言葉になりませんでした。このことは、筋肉がマヒするなどでまったく口が動かせない人から取り出した信号では会話が成立しない可能性を示唆しています。

 言語に関する脳コンピューター・インターフェイスは盛んに研究されており、その用途は発話が困難な人の生活支援のほか、頭で考えたことをそのまま文字入力したり、装置の操作に利用したりする、新しい入力デバイスなどの開発につながるものと期待されています。


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2019-06-10 : ヴォイニッチの科学書 : コメント : 0 :
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