267回目の献血

今年2回目の献血は、前回1/23以来、30日ぶり。今日はまもなく閉鎖となる相模大野献血ルームにて。

今日もまた右腕で検査、左腕で献血。今回は久々に血小板成分献血だった。まもなく閉鎖になるためなのか、平日の昼間の時間帯にしてはいつもよりも人が多かったような印象。

記念品は、Tシャツ、歯磨きセット、お米、ステンレスマグカップの4択で、前回とは色違いのステンレスマグカップをもらってきた。さらに、もうすぐ相模大野献血ルームとよこすか献血ルームが閉鎖になる記念として、けんけつちゃんのマグカップがプレゼントされた。

この献血ちゃん、何やらサーフボードを持っているようなのだが、調べてみたら、何と神奈川県のご当地けんけつちゃんだったようだ。きせかえけんけつちゃんなんてページもある。でも、このけんけつちゃん全部で52種類あるようだけど、どうしてだ？

また、これとは別にポイントがたまったということで、リロアンドスティッチのエコバッグなんてものまで貰って帰ってきた。次回は、3/14に新たにオープンする横浜駅東口献血ルーム（愛称は3/10に発表されるらしい）に行ってみることにしよう。

吐息を分析して病気をみつける

Science Daily のニュース（2/20)から。Laser Light Can Detect Potential Diseases Via Breath Samples

By blasting a person's breath with laser light, scientists from the National Institute of Standards and Technology and the University of Colorado at Boulder have shown that they can detect molecules that may be markers for diseases like asthma or cancer.

While the new technique has yet to be tested in clinical trials, it may someday allow doctors to screen people for certain diseases simply by sampling their breath, according to the research team from JILA, a joint institute of NIST and CU-Boulder. "This technique can give a broad picture of many different molecules in the breath all at once," said Jun Ye, a fellow of JILA and NIST who led the research.

人の吐息にレーザー光を照射することで、吐息中に含まれる喘息やガンなどの病気に特有の分子種を検出し、病気の診断が可能となる分析技術を開発したというニュース。まだ実験段階だが近い将来には医師が患者の診察をする際の助けになるだろうとのこと。

Known as optical frequency comb spectroscopy, the technique is powerful enough to sort through all the molecules in human breath and sensitive enough to distinguish rare molecules that may be biomarkers for specific diseases, said Ye.

When breathing, people inhale a complex mixture of gases, including nitrogen, oxygen, carbon dioxide, water vapor and traces of other gases like carbon monoxide, nitrous oxide and methane, said Ye, an adjoint professor of physics at CU-Boulder. Exhaled breath contains less oxygen, more carbon dioxide and a rich collection of more than a thousand types of other molecules, most of which are present only in trace amounts.

開発した技術は光学周波数コム分光として知られている技術を応用したもので、病気に特有の分子種（バイオマーカー）を非常に高感度に分析できるようだ。人の吐息中には、窒素、酸素、二酸化炭素、水蒸気などのガスの他に、数千種類の分子種が微量に含まれるとのこと。

Just as bad breath can indicate dental problems, excess methylamine may signal liver and kidney disease, ammonia may be a sign of renal failure, elevated acetone levels can indicate diabetes and nitric oxide levels can be used to diagnose asthma, Ye said.

When many breath molecules are detected simultaneously, highly reliable, disease-specific information can be collected, said Ye. Asthma, for example, can be detected much more reliably when carbonyl sulfide, carbon monoxide and hydrogen peroxide are all detected simultaneously with nitric oxide.

たとえば、吐息中にメチルアミンが多く含まれるときには肝臓や腎臓の疾患、アンモニアが多いときには腎臓の病気、アセトンが多く含まれるときは糖尿病、一酸化窒素が多いときには喘息、がそれぞれ疑われるとのこと。さらに、同時に複数の分子を検出できると信頼性が高くなり、一酸化窒素と同時に硫化カルボニル、一酸化炭素および過酸化水素がすべて検出されると喘息の疑いが高くなるという具合だ。

The optical frequency comb is a very precise laser for measuring different colors, or frequencies, of light, said Ye. Each comb line, or "tooth," is tuned to a distinct frequency of a particular molecule's vibration or rotation, and the entire comb covers a broad spectral range -- much like a rainbow of colors -- that can identify thousands of different molecules.

Laser light can detect and distinguish specific molecules because different molecules vibrate and rotate at certain distinct resonant frequencies that depend on their composition and structure, he said. He likened the concept to different radio stations broadcasting on separate radio frequencies.

The optical frequency comb was developed in the 1990s by Ye's JILA, NIST and CU-Boulder colleague John L. "Jan" Hall and Theodor W. Hansch of Germany's Max-Planck Institute, who shared the 2005 Nobel Prize in physics with Roy J. Glauber for their work.

従来の分析装置では、これら微量のバイオマーカーを同時に多種類分析するのは困難だったが、これが今回開発した光学周波数コム分光技術により安価に可能となるとされている。この方法は櫛の歯状の多数の周波数の光を試料に照射し、その吸収スペクトルから分子種と濃度を測定するもので、キーとなる光学周波数コム技術は2005年のノーベル物理学賞を受賞したとのこと。調べてみると、単一波長のレーザー光を非線形光学結晶に入力することで、周波数間隔が等しく、強度の揃った多波長レーザー光が出力できるというものらしい。

今回は、この方法を応用した分析装置を開発し、実際に何人かの学生の吐息を分析し、微量のアンモニア、一酸化炭素、メタンなどを測定できたとのこと。この論文は今のところこちらから無料で読める。論文中には装置の模式図なども載っていて、眺めるだけでもある程度のことがわかる。

まあ、ガン探知犬のニュース（こちらやこちら）もあったことだし、犬にできることが機械にできても不思議はないし、患者にとっても犬にガンを見つけてもらうよりは機械で分析してもらった方が納得できるのではなかろうか。

アルミ水素化物を用いた水素貯蔵タンク

日本経済新聞、2/15朝刊のテクノロジー面の記事。

燃料電池用貯蔵タンク　マッチ箱サイズに水素９リットル
東北大と日本製鋼所　携帯機器利用めざす

　日本製鋼所と東北大学の折茂慎一准教授、池田一貴助教らは、マッチ箱ほどの小型水素貯蔵タンクを開発した。水素をアルミ水素化物としてためる交換型のタンクで、代表的な水素吸蔵合金より水素を約四割多く取り出せる。燃料電池と組み合わせてノートパソコンなどの携帯機器に使える電池を目指す。

　開発したタンクは、幅４センチ、長さ６センチ、厚さ５．５ミリのアルミ容器にアルミ水素化物の微粒子を詰め込んだ構造。このアルミ水素化物は日本製鋼と東北大が合成技術を共同開発した独自の水素吸蔵材料。セ氏８０度以上で水素ガスを放出する。実験では９．３リットルの水素ガスを取り出すことに成功。代表的な水素吸蔵合金のランタン・ニッケル・水素より約４３％多く出せた。アルミ水素化物をさらに改良して、携帯機器の放熱を利用できる６０度で水素を出せるようにする。

　アルミ水素化物は一度水素をはき出すとアルミになり元に戻せないため、実用化に当たってはタンクを取り換えて使う。早くて３年後の実用化を目指す。

ということで、折茂慎一さんという名前に覚えがあったので、このブログを検索してみたら2004年に、リチウム系水素貯蔵化合物の記事で紹介していた。今回はこの時とは異なる系ということになる。折茂さんの研究室のサイトはこちら。

東北大学のサイトで探してみたら、2007年7月のプレスリリースが見つかった。これによると、この水素吸蔵物質は AlH3 であるが、水素吸蔵に適した材料の合成技術を日本製鋼と共同で開発したということのようだ。ただし、その合成プロセスは結構複雑で、現時点ではコストがかなりかかるようだ。

水素化アルミニウムというとこんな情報やこんな情報を見ると、相当に不安定な物質という印象もあるが、上のプレスリリースを見る限り、この水素吸蔵物質の場合には、常温で数ヶ月間保管できたということで、うまく安定化させているのかもしれない。とはいえ、所詮は熱で分解して水素を放出する物質なわけだし、本質的には水素化アルミニウムなんだから、タンクが壊れたり、水に浸かったり、高温に曝されたりしたら結構危ないかもしれない。

それに加えて、使い切ったらカートリッジを交換する必要があるというのは面倒かもしれない。携帯機器用ならまだしも、自動車用の場合、冒頭に紹介した日経新聞によると

　自動車用に開発が進む３５０気圧の高圧水素タンクと比較して約３．６倍の水素を貯蔵でき、９０リットルタンク１本で６５０キロメートル走行できる計算になるという。

　水素吸蔵合金は安全性などに優れるが自動車に搭載するには重すぎる欠点もある。共同開発した貯蔵材料を採用すれば９０リットルタンクの重さを２２０キログラムから１００キログラムに軽くできるとみている。

ということで、使い切ったら100kgのカートリッジを交換する必要がありそうだ。それは相当に大変な力作業となりそうだな。。

膝発電は意外と効率的

最新号のScienceに掲載された話なので、アメリカ方面のニュースサイトでは多く扱われているが、代表してScience Dailyのニュース（2/8）から。Knee Brace Generates Electricity From Walking

A new energy-capturing knee brace can generate enough electricity from walking to operate a portable GPS locator, a cell phone, a motorized prosthetic joint or an implanted neurotransmitter, research involving the University of Michigan shows.

The wearable mechanism works much like regenerative braking charges a battery in some hybrid vehicles, said Arthur Kuo, an associate professor of mechanical engineering at U-M and an author of the paper.*

Regenerative brakes collect the kinetic energy that would otherwise be dissipated as heat when a car slows down. This knee brace harvests the energy lost when a human brakes the knee after swinging the leg forward to take a step.

人の膝に取り付けて、歩行中に発電しようという装置の話。ポータブルGPSや携帯電話、あるいは体内に埋め込んだ電気機器などの電源に使おうということらしい。人の歩行エネルギーを有効に使って発電しようというのはいいが、結局人間がそれ以上に体力を使いそうな気がするがどうなのだろう？　今回の装置は、ハイブリッドカーが減速時にエネルギーを回収しているのと同様に、人間が歩行時に足を前後に振る際の、足の動きを減速しようとする際のエネルギーを有効に回収しようという試みであり、通常は無駄に失われている分とのこと。

"There is power to be harvested from various places in the body, and you can use that to generate electricity. The knee is probably the best place," he said. "During walking, you dissipate energy in various places, when your foot hits the ground, for example. You have to make up for this by performing work with your muscles.

"The body is clever," Kuo said. "In a lot of places where it could be dissipating energy, it may actually be storing it and getting it back elastically. Your tendons act like springs. In many places, we're not sure whether the energy is really being dissipated or you're just storing it temporarily. We believe that when you're slowing down the knee at the end of swinging the leg, most of that energy normally is just wasted."

人の運動を利用して電気を得ようとするなら、膝が最も効率的と考えられているようだ。ただし、人が運動する際にあちこちでエネルギーが無駄に失われているようだが、実は弾性エネルギーや他の形で蓄えられるものもあるようで、結構複雑らしい。それでも歩行中に足を前後にスイングさせる際に、足を減速させる動きはエネルギーを無駄に消費していると考えて良いようだ。

The scientists tested the knee brace on six men walking leisurely on a treadmill at 1.5 meters per second, or 2.2 miles per hour. They measured the subjects' respiration to determine how hard they were working. A control group wore the brace with the generator disengaged to measure how the weight of the 3.5-pound brace affected the wearer.

In the mode in which the brace is only activated while the knee is braking, the subjects required less than one watt of extra metabolic power for each watt of electricity they generated. A typical hand-crank generator, for comparison, takes an average of 6.4 watts of metabolic power to generate one watt of electricity because of inefficiencies of muscles and generators.

実際に、この装置の発電効率を知るために、装置をオンにした場合とオフにした場合で歩行時の消費エネルギーがどの程度変化するかをトレッドミルで調べたようだ。その結果、1ワット（ワット時の間違い？）を得るのに消費した余計なエネルギーは1ワット未満であり、従来の手回し発電機で1ワットを得るのに要する6.4ワットと比べると非常に効率的であったとのこと。

発電されるエネルギーより消費エネルギーの方が小さいようだから、確かに従来は無駄に失われていたエネルギーを有効に回収できているんだろうけど、それでもやっぱり余計にエネルギーを消費するのは確かなようだ。まあ、これを使うことで膝に余計な負担が掛かって障害が出たりすることがないのなら、エクササイズにもなるし悪くはないかもしれない？

"We've demonstrated proof of concept," Kuo said. "The prototype device is bulky and heavy, and it does affect the wearer just to carry. But the energy generation part itself has very little effect on the wearer, whether it is turned on or not. We hope to improve the device so that it is easier to carry, and to retain the energy-harvesting capabilities."

A lighter version would be helpful to hikers or soldiers who don't have easy access to electricity. And the scientists say similar mechanisms could be built into prosthetic knees other implantable devices such as pacemakers or neurotransmitters that today require a battery, and periodic surgery to replace that battery.

今回の装置はプロトタイプであり、重量が3.5ポンド（約1.6kg）もあるので、身に着けているだけでも負荷が大きいが、この発電原理の有効性は実証されたし、発電機構そのものは使用者にほとんど負荷を掛けないということで、今後小型化を進めることで、ハイカーや兵士用の装着型発電機としてや、体内にこの原理を応用した発電機を埋め込んでペースメーカーなどの電気装置の電源として使用する用途などに有望だろうとのこと。

ちょっと調べた範囲では、膝で発電するというアイデアは従来あまり注目されていなかったのか、同様のコンセプトの装置は見つからなかった。人体で発電しようというアイデアとしては、他に体温を使おうというものがあるようだ。変なものとしては、鼻息発電で光るピアスなんてものが見つかった。

ココログ４９か月

ココログを始めて丸4年1か月が経過。1か月当たりのカウンターの伸びは23000程度で、相変わらず更新が滞っているブログの割には多くの方に見ていただいている。

　1か月目：900　　　　 2か月目：4500　　　 3か月目：11700　　　 4か月目：19000
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13か月目：163000　　14か月目：179300　 15か月目：194700　　16か月目：205300
17か月目：216800　　18か月目：231700　 19か月目：251100　　20か月目：276400
21か月目：301200　　22か月目：326400　 23か月目：351400　　24か月目：372400
25か月目：398100　　26か月目：419300　 27か月目：436100　　28か月目：452700
29か月目：474500　　30か月目：492100　 31か月目：510100　　32か月目：529800
33か月目：548600　　34か月目：565300　 35か月目：583300　　36か月目：598200
37か月目：619200　　38か月目：640000　 39か月目：657000　　40か月目：673500
41か月目：694300　　42か月目：715400　 43か月目：736900　　44か月目：762300
45か月目：782100　　46か月目：803500　 47か月目：823100　　48か月目：839000
49か月目：862500

この1か月のアクセス解析結果は以下の通り。

（１）リンク元
　１位　http://www.google.co.jp　全体の22%（前回1位）
　２位　bookmark 全体の15%（前回2位）
　３位　http://www.google.com　全体の5%（前回3位）
　４位　http://search.goo.ne.jp　全体の1%（前回4位）
　５位　http://cgi.search.biglobe.ne.jp　全体の1%（前回5位）

アクセス元の傾向にはほとんど変化は見られなかった。

（２）検索キーワード
　１位　立春（前回19位）
　２位　2008年（前回22位）
　３位　レスベラトロール（前回2位）
　４位　注射針（前回3位）
　５位　ベンタ（前回5位）
　６位　発光ダイオード（前回4位）
　７位　効果（前回6位）
　８位　乳酸（前回14位）
　９位　酸素水（前回31位）
１０位　アメリカ（前回12位）
１１位　ETBE（前回46位）
１２位　原理（前回17位）
１３位　ハイジェン液（前回5位）
１４位　フラーレン（前回11位）
１５位　失敗学（前回16位）

何故か「2008年 立春」というキーワードで検索してここに来られたかたが沢山。昨年や一昨年は「立春」というキーワードで訪れた人はそんなに多くなかったようだけど、どうしたんだろう？　調べてみると、既に立春を過ぎた昨日や今日も同じキーワードでやってくる人が結構多いのも謎だ。ちなみに、3年前に調べた結果によると、ここ当面の間（2024年頃まで）立春は毎年2月4日だが、2025年以降は4年ごとに2月3日が立春になるようだ。

ブログの更新が滞り気味なのは、忙しいという理由もあるのだが、どちらかというと調べて記事にしてみたいネタがあまり見つからないという理由が大きい。情報ソースはそれほど変わっていないのだが、こちらの感度が鈍っているのかもしれない。