何を見ているかを当てる技術

NATIONAL GEOGRAPHIC NEWSの記事（3/5）から。"Brain Reading" Device Can Predict What People See

A new computer program can match brain activity with visual images and even predict what people are seeing, a study has shown.

The work raises the possibility that one day computers could "read" a person's brain to digitally re-create memories, dreams, or imaginings.

脳の活動状況の観測結果から人が何を見ているのかを予測するプログラムが開発されたというニュース。この研究が進展すると、人の記憶、夢、想像などを読み取ることができるようになるかもしれない、というわけで、これはすごいというか、ちょっと怖い使い方も考えられる。。

The researchers used functional magnetic resonance imaging (fMRI) to measure activity in the visual cortices of participants' brains as they looked at photographs of animals, food, people, and other common objects.

The fMRI technique is a relatively new way to measure changes in the brain's blood oxygen levels, which have strong links to neural activity.

The collected data were used to "teach" a computer program to associate certain blood flow patterns with particular kinds of images.

Participants were then asked to look at a second set of images they had never encountered before.

The model was programmed to take what it had learned from the previous pairings and figure out what was being shown in the new set of images.

まず、被験者に動物、食品、人および他の普通の物体の写真を見せ、その時の脳の活動の様子をfMRIで観測する。このデータを集め、脳の血流のパターンと画像の種類との関係をコンピュータで解析する。こうして多くのデータを元にモデルを学習させることで、精度の高い予測モデルを作り上げたということらしい。

For a collection of 120 images, the model correctly identified what a person was looking at 90 percent of the time. When the set was enlarged to a thousand images, accuracy was about 80 percent.

120枚の写真のセットを使用すると正答率は90%にもなるようだ。また、セットを1000枚に拡大しても正答率は80%程度となかなかのものだ。となると、次には人が何を思っているのかを予測するような技術の可能性を考えてしまうが、

Before such a device can be built, however, researchers must first answer important questions about dreams, memories, and imagination.

"Perhaps the contents of our imaginations are not represented in the same way as the contents of our actual real perceptions," Kay said.

"In this case, we will have to investigate how imagination is represented and construct appropriate computational models."

実際に物を見るのと、頭の中で思い描くのとは脳の中の活動状況も異なるだろうということで、今回の技術の単純な延長線上にゴールがあるわけでもなさそうだ。

A brain-reading device would be valuable for probing phenomena that are difficult to study using conventional means, such the differences in perception among people, the researchers said.

But the team notes that such a device could be used for more sinister purposes as well.

The privacy and ethical concerns associated with a brain-reading device would parallel those surrounding human genome sequencing, the researchers said.

In both cases, care will need to be taken so that the rights of individuals are not violated.

この記事は、脳の中を読み取るという技術の行く先は、確かに有益な使い道がいろいろとあるのだろうけど、同時にプライバシーや倫理の面でも十分に配慮して、人権を守ることが重要だと結ばれている。

確かに勝手に脳の中を読み取れるような装置ができたら、それは相当に嫌な話だ。とはいえ、今回の技術は、あくまでも数種類の写真のどれを見ているのかを予測するというレベルであり、形、色、大きさなどがわかるわけではなさそうだし、まして特定の写真に限定しないで、普通にある瞬間のｆMRIの結果を見て、その人が何を見ているのかがわかるようになるまでには相当に大きなハードルを越えなくてはいけなそうだ。さらに、頭の中で思い描いたことを読み取れるなんてところまで到達するのだろうか？　

でも、いつそんな技術が出てくるかわからないわけだし、この手の研究をする場合には、被験者によく説明して、ちゃんと了解してもらった上で、プライバシーや人権に配慮して研究しなくては駄目というのも確かだ。バイオテクノロジー関連だと倫理面などからの規制が実際に考えれ、行われているけれど、脳科学の分野はその点がまだ整備されていない面があるようだ。

Nature News、Abstract : Nature

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。

DNAを使って微粒子を３次元構造に配置

Reutersの記事（1/30）から。DNA does the work: Building new gold crystals

CHICAGO (Reuters) - Using DNA, the blueprint of life, U.S. researchers said they have made a three-dimensional structure from particles of gold in a development that could lead to a host of custom-designed materials.

The technique helps solve a basic problem in nanoscience: getting impossibly small particles to assemble themselves according to a predetermined design.

"We're using inspiration from life to create new forms of matter," said Chad Mirkin, director of Northwestern University's International Institute for Nanotechnology in Evanston, Illinois. "It's a real example of man over nature."

The idea takes advantage of the molecular biology of DNA, in which one strand of DNA forms a bond with a complementary strand to make what is called a base pair.

DNAの塩基対を利用して、ナノサイズの金の微粒子を３次元的に配置した構造を作ることに成功したというナノテクノロジーの最新技術の話。

The idea takes advantage of the molecular biology of DNA, in which one strand of DNA forms a bond with a complementary strand to make what is called a base pair.

Mirkin and colleagues simply design the specific genetic code using the four building blocks of DNA -- adenine, guanine, cytosine and thymine or A, G, C and T -- and attach the gold particles to those strands.

"Think of it as taking a set of particles, modifying them with short strands of DNA and making those particles like chemically specific Velcro," Mirkin said in a telephone interview.

"I can add complementary strands of DNA that bind with one another in preconceived and highly designed ways."

DNAを構成する塩基鎖はそれぞれ特定の塩基とペアを組む。金の微粒子に適当な長さの塩基鎖を取り付け、別の金粒子にはそれとペアを組む相補的な塩基鎖を取り付けておくと、これらを混ぜたときに、相補的な塩基鎖同士が結合するので、結果として金の微粒子同士を特定の距離で結合させることができる。この手法を３次元に拡張すると、人間が設計した通りの３次元構造を持つナノ粒子の構造物を作ることができるというアイデアのようだ。

ノースウエスタン大学のグループでは、実際にこの手法で実際に体心立方構造と面心立方構造を作ることができたとのこと。（参考：NewScientist.com）　このニュースの元となったのは今週のNatureに掲載された異なるグループによる２つの研究。（DNA-programmable nanoparticle crystallizationと DNA-guided crystallization of colloidal nanoparticles）　同じ Nature の今週のHIGHLIGHTSの日本語要約（要ログイン）によると、

DNA中の塩基の対合によって有用な材料の結晶化を誘導できるのではないかという発想は、ナノテクノロジーにとって魅力的である。ナノ粒子に付着させた DNAが粒子の集合に影響を与えることが初めて示されてから10年以上たった今、2つのグループがこのアイデアを実行に移した。Parkたちは、金ナノ粒子に付着させたDNA分子と粒子をリンクするのに使うDNA分子を選んで、ナノ粒子を面心立方晶あるいは体心立方結晶のいずれかに自己集合させられることを実証している。

とあり、10年以上前に見出された手法を基に、初めて3次元構造を作り上げたということのようだ。原理的にはこの手法を使うことで、１個１個の原子を完全に設計図どおりに配置することも可能で、これにより完全にオーダーメードの物質作りも可能となるわけだ。将来的には、フォトニクス、磁気的応用、生物医学センシング、情報およびエネルギーの蓄積などの分野での応用が考えられているようだ。

DNAの塩基対を使うことで、粒子間の距離を正確にコントロールすることができそうなことは理解できるのだが、これを３次元に広げるのはそんなに簡単なこととは思えない。各粒子はその周囲の複数の粒子（配位数分の粒子）と結合する必要があるわけで、塩基鎖をその数だけ、しかも粒子の表面の特定の位置（結合相手の粒子と正対する位置）に、それぞれ相手の粒子との距離が正確に望みどおりとなるように取り付けなくてはいけないのではないだろうか？　

例えば、上のニュースに絵が載っている体心立方格子を作る場合、各粒子は8配位しているから、8本の塩基鎖を金ナノ粒子上の正しい位置にそれぞれ取り付けなくてはならないのではないだろうか？　そもそも特定の長さの塩基鎖を粒子の表面に取り付けるなんてことはどうやって実現するのだろう？　しかも、各金粒子に何本の塩基鎖をくっつけるのかなんてことまでコントロールできるのだろうか？　

原理的にはわからんでもないけど、どうやって実現するかとなると、相当にハードル高そうに思うし、実際の実験操作となるとまるで具体的にイメージできない。でも、実際に体心立方格子と面心立方格子ができたということだから、最先端のナノテクノロジーというか、バイオテクノロジーはすごい！　と驚くしかない。。

ちなみに、こうしてできた３次元構造は非常にスカスカで、ナノ粒子が全体に占める割合はわずか5%程度、DNAも5%程度ということで、90%近くが自由空間ということで、それはそれで面白い用途がありそうな構造のようだ。

なお、Natureの論文のタイトルなどでも、この技術を crystallization と呼んでいるけど、こういうのを結晶化と呼ぶのだろうか？　通常の結晶の場合、構成要素はあくまでも原子や分子だが、こいつはどんなに３次元的に規則的に配置されているとはいっても構成要素がナノ粒子だし、結晶という言葉を使うのは抵抗があるなあ。。

「２１世紀、科学技術とどう向き合っていくか」特別シンポジウム

最近ブログの更新が滞っているけれど、元気ですよ、ということで、本日参加してきたシンポジウムの話を少し。

これは、日本学術会議を始めとして、科学技術振興機構、日本学術振興会、日本工学会、日本化学会、日本機械学会、日本物理学会などが共同主催したもので、「２１世紀、科学技術とどう向き合っていくか」というとても大きなテーマを議論しようというもの。この特別シンポジウムの趣旨や内容は、こちらのページで見ることができる。

シンポジウムのタイトルが非常に広範囲で漠然としたものではあるが、主たるテーマはニセ科学を巡る問題およびその背景となる社会状況について多方面から議論しようということである。今回のシンポジウムが企画されたきっかけは、昨年日本化学会の会誌で安井先生が「水からの伝言」に対する危機感を表明したことをきっかけとして巻き起こった議論にあったようだ。

とはいえ、テーマがテーマだし、講演者やパネラーはそれぞれ異なる立場の方々なので、現状認識や問題意識もバラバラだし、このシンポジウムに期待するものもそれぞれかなり異なっていたように思う。参加者は100名程度だろうか。平日の昼間に無料で行われたわけだが、参加者の多くは平均年齢がかなり高めのスーツ姿のおじさん達といったところ。それでも、こんなメンバーが集まって、こんな場所で、こんな風にニセ科学が議論されるようになったというのは、大きな進歩のように思える。（進歩といっていいのか？）

面白かったのは、元文部大臣、現日本科学技術振興財団の会長の有馬朗人さんの講演。有馬さん自身の体験に基づいた常温核融合騒動の問題点の話や、ＢＰＯ（放送倫理・番組向上機構）設立の経緯の話などを交え、実に明快にニセ科学を巡る問題に立ち向かう姿勢について語っていただき、とても元気と勇気をもらえたように思う。有馬さんの提言としては、科学者はニセ科学を批判する勇気を持てということ、考える力や批判する力の重要性を世に訴えること、マスコミは反（非）科学的情報を規制する組織を作ること、など。

パネルディスカッションは、時間も中途半端で議論も拡散しがち。本当はパネルディスカッションよりは、各パネラーにそれぞれ20分ぐらいの持ち時間で講演してもらったほうが得られるものが多かったかもしれない。

最終的に、このシンポジウムからの提言として「２１世紀、科学技術とどう向き合っていくか」のステートメントというのが出された。できるだけ多くの人にこの提言を伝えて欲しいということなので、ステートメントそのものをここに掲載しておく。（PDF版、テキスト版（OCRしたもの））　

このステートメント、読んでもらうとわかるけど、「みんながそれぞれの立場でやるべきことをきちんとやりましょう！」というようなもので、まあ驚くようなことは何も書かれていないし、何かこれだけは頑張ってやろう、というような重点目標があるわけでもなく、あれもこれもやりましょう、というありがちなものである。でも、できるところができることをやる、という形で少しずつでも良い方向に向かって動き出せば、全体としては確かに少しずつでも改善されていくのかもしれない、と期待しておこう。

火星に小惑星が衝突する？

Los Angeles Timesの記事（12/21）から。Asteroid on track for possible Mars hit

An asteroid similar to the one that flattened forests in Siberia in 1908 could plow into Mars next month, scientists said Thursday.

Researchers attached to NASA's Near-Earth Object Program, who sometimes jokingly call themselves the Solar System Defense Team, have been tracking the asteroid since its discovery in late November.

The scientists, at the Jet Propulsion Laboratory in La Canada Flintridge, put the chances that it will hit the Red Planet on Jan. 30 at about 1 in 75.

A 1-in-75 shot is "wildly unusual," said Steve Chesley, an astronomer with the Near-Earth Object office, which routinely tracks about 5,000 objects in Earth's neighborhood.

ここのところ、火星が地球に接近しているということで、火星に関する話題が豊富なのだが、何とその火星に来年早々にも小惑星が衝突する可能性があるというニュース。NASAの発表なので、それなりの信憑性のあるニュースのようだ。今のところ衝突する可能性のあるのは、来年の1月30日。衝突確率は75分の1。天体の衝突確率としては異例に高い確率のようだが、実際に衝突する所が見られるだろうか？という期待を込めるには小さすぎる確率という気がする。

The asteroid, designated 2007 WD5, is about 160 feet across, which puts it in the range of the space rock that exploded over Siberia. That explosion, the largest impact event in recent history, felled 80 million trees over 830 square miles.

The Tunguska object broke up in midair, but the Martian atmosphere is so thin that an asteroid would probably plummet to the surface, digging a crater half a mile wide, Chesley said.

この衝突するかもしれない天体は2007WD5というもので、大きさが160フィート（約49m）。1908年にシベリアに落下したとされる天体とほぼ同等の大きさらしい。この時には大気との摩擦のために壊れながら地上に落下したようだが、火星の場合には大気が非常に薄いために、ほぼそのまま高速で衝突し、幅が800m程度のクレーターができるだろうと予想されている。

The impact would probably send dust high into the atmosphere, scientists said. Depending on where the asteroid hit, such a plume might be visible through telescopes on Earth, Chesley said.

The Mars Reconnaissance Orbiter, which is mapping the planet, would have a front-row seat. And NASA's two JPL-built rovers, Opportunity and Spirit, might be able to take pictures from the ground.

Because scientists have never observed an asteroid impact -- the closest thing being the 1994 collision of comet Shoemaker-Levy with Jupiter -- such a collision on Mars would produce a "scientific bonanza," Chesley said.

The asteroid is now behind the moon, he said, so it will be almost two weeks before observers can plot its course more accurately.

もしも衝突すれば、地球からでも観測可能な派手なイベントとなりそうだが、何と言っても、現在火星の軌道を回って観測をしているマーズ・リコネッサンス・オービターや、火星上で今も頑張っている2台のローバー、オポチュニティとスピリットが、正に特等席から観測することが期待される。とても貴重な写真や探査データを送ってくれることが期待できるということで、こんな珍しい事象はそう滅多に見られるものではないし、天文学者などは何とか衝突してくれることを願っているようだ。現在この小惑星は月の向こう側にあるため、より正確に軌道が求まるのは2週間後になるとのこと。

もしも地球に衝突する確率が1/75ということになるとむちゃくちゃな大騒ぎになるのは必死だけど、火星に衝突するかもしれないとなると、是非とも衝突して欲しいと期待することになるのも面白いものだ。。　それにしても、今回の小惑星が見つかったのは今年の11月後半のことらしいから、見つかってから衝突までの時間が非常に短い。（火星と小惑星帯が近いという理由が大きいだろうけど）　もしも、2ヶ月後に地球に衝突する可能性が高いという天体が突然発見された場合、一体何ができるだろう？

なお、NASA、JPL、NEOなどのサイトなどをちょっと探してみたが、この件に関するリリースは見つからなかった。

鉄系酸化物を使用した新規排ガス触媒

FujiSankei Business iのニュース（12/19）から。貴金属７割削減　新日鉄マテリアルズが新触媒開発

　新日鉄マテリアルズ（東京都千代田区）は１８日、高騰が続くプラチナなどの貴金属使用量を約７割削減できる、排ガス浄化触媒の新材料を開発したと発表した。モータリゼーションが進む中国、インドなどＢＲＩＣｓ諸国でも環境規制が始まる中、安価な触媒技術開発への期待は高い。新技術は新興市場の実質標準になる可能性もあり、ユーザーの自動二輪車メーカーは新材料のサンプル評価を進めている。

　ガソリンエンジン向け排ガス浄化用触媒は、マフラー内に仕込まれたハチの巣状編み目材（ハニカム）に塗布される。触媒成分であるプラチナ、パラジウム、ロジウムの３貴金属が、排ガス内の窒素酸化物など有害物質と反応し、二酸化炭素や水を無害化する。

　今回、同社が開発したのは、これら触媒成分を含んでハニカムに分散塗布する土台材。現在はアルミニウム系酸化剤が土台材に使用されているが、同社が開発した鉄系酸化物に置き換えたところ、プラチナを使用しなくても、従来と同等以上の排ガス浄化効果と耐久性、耐熱性を実現した。この結果、貴金属の使用量は約７割削減できた。

　仕組みは、鉄系酸化物の構造にある。貴金属を表面だけに含み、３層構成により各温度帯で酸素の取り込みをよくすることで、少ない貴金属で効率のよい反応を引き起こす。運転条件によっては、３貴金属の中で最も高価なロジウムも不要になる結果が得られた。この場合、貴金属は９割削減できる。（後略）

貴金属量を大幅に減らせるというこの技術はなかなか興味あるのだが、その前に記事の内容に突っ込んでおこう。

「ハチの巣状編み目材（ハニカム）」はやっぱり変だろう。ハニカムの実物を見たことがあれば、編み目材とは表現しないだろうと思う。どちらかというと網目材かなあ？　ただし、自動車触媒に一般的に使われているセラミック製のハニカムの格子は、いわゆるハチの巣状の六角形ではなく、四角形をしている。

「窒素酸化物など有害物質と反応し、二酸化炭素や水を無害化する。」これは触媒だから有害物質と反応しちゃうと困るのではないかと思うが、それにしても二酸化炭素や水を無害化して何に変えてくれるのだろう？　（ミクロに見るともちろん触媒自身も反応に関与しているのだが、ここではそれは置いておく）　それに、窒素酸化物を無害化しても二酸化炭素はできないだろうし。まあちょっと長くなるけど正しくは「触媒成分である貴金属が、炭化水素、一酸化炭素および窒素酸化物などを空気中の酸素などと反応させて、二酸化炭素、水および窒素などの無害な成分に変える。」といったところだろうか。（正確さを担保するために「など」が多いのが悲しいところ）

他にも、白金をプラチナと呼んでいる点や、「土台材」という表現も気になるところ。土台材とは、いわゆる触媒担体の役目をするウォッシュコートのことだろうと思うのだが、土台材なんて用語は初めて聞いた気がする。

さて、肝心のこの新触媒だが、新日鉄マテリアルズのニュースリリースによると、

　新型触媒では、貴金属微粒子を分散する酸化物に、従来のアルミニウム系酸化物に代わり、鉄系酸化物を使用しています。鉄系酸化物にアルカリ土類金属を添加し、「ナノ複合結晶組織」とすることで、これまでにない高い触媒活性を得ることができました。

　「ナノ複合結晶組織」は、複数の異なる結晶相を組み合わせてナノレベルで複合されたものであり、この組織と貴金属微粒子との強い相互作用が起こり、貴金属微粒子の電子状態を変化させ、触媒活性が飛躍的に向上したものと考えられます。

　従来のアルミニウム系酸化物では、その性能を向上させるために、セリウムやランタンなどの希土類金属を添加されていますが、新型触媒では希土類金属を使用しなくても高い触媒活性が得られています。

　また、新型触媒は、幅広い温度の排ガス条件で安定した触媒活性が得られます。これは、「ナノ複合結晶組織」の酸素吸放出能が異なる複数結晶相の寄与と、鉄系酸化物の高い酸素吸蔵能力（酸化セリウム［ CeO2 ］の約100倍）によるものと考えております。

　更に、新型触媒は900℃に達する排ガスの高温にも耐えることも確認しています。この結果から、新触媒では、貴金属微粒子の凝集を抑え、優れた長期耐久性が期待できます。

ということで、アルカリ土類金属と鉄との複合酸化物が、触媒貴金属微粒子の高分散、貴金属の電子状態の変化、高い酸素吸蔵能力、および良好な熱安定性を実現させているようだ。　うーむ、自動車触媒といえば希土類添加アルミナを使うというのがいわばこれまでの業界の常識となっていると思うのだが、鉄酸化物系を使うという発想は一体どこから出てきたのだろうか、とても興味がある。

新日鉄マテリアルズの事業内容を見るとメタル担体というのがあるが、特許を検索してみても、前身の新日本製鐵時代から一貫して、メタルハニカムを使用した自動車触媒の性能向上の検討を行ってきているようだ。今回の新触媒そのものズバリの特許は見つからなかったのだが、類似した特許（特開2007-152269や特開2007-14831など）から類推すると、今回の発明はメタルハニカムに含まれる鉄と助触媒として添加したアルカリ土類金属酸化物とが反応して（偶然？）できた複合酸化物がヒントとなったものかもしれない。

なお、この解説によると、二輪車用の排ガス触媒には、主に振動などの機械的強度の面から、セラミック製ではなくメタルハニカムを採用しているようだ。

スズメバチを窒息死させるミツバチ

LiveScienceのニュース（9/17）から。Surprise Strategy: Bees Smother Enemies

Cyprian honeybees don't smother their enemies with kindness - they just smother them to death, research now reveals.

This novel strategy has never been seen before in insects, "and probably in all animal species," apidologist Gerard Arnold at the National Center of Scientific Research in France, told LiveScience.

キプロスミツバチは敵を窒息死させるという話。どうやら、敵を窒息死させるという戦略は、昆虫はおろか動物の中でも初めて発見されたことらしい。どういうことかというと、

Previous studies revealed Asian honeybees can kill hornets by completely engulfing them, making the predators die from the heat inside the ball of bees - a strategy dubbed "thermo-balling."

However, Oriental hornets are theoretically resistant to thermo-balling, adapted as they are to the hot and dry climate of Cyprus. Although the heat inside a thermo-ball can reach 111 degrees F (44 degrees C), the heat-resistant Oriental hornet only keels over at temperatures of 122 degrees F (50 degrees C) or more.

Now scientists find Cyprian honeybees can kill hornets by suffocating them, a strategy the researchers have dubbed "asphyxia-balling."

アジアのミツバチは、スズメバチを多くのミツバチによって取り囲み、熱によって殺してしまうということが知られている。（この話は最近話題になったような気がするが、こちらに詳しい。）しかし、このキプロスミツバチの敵であるオリエントスズメバチという奴は熱に強い種のようで、ミツバチが取り囲んで発生させる温度である44℃程度では死なず、50℃ぐらいまで耐えられるらしい。そこでキプロスミツバチは、熱死の替わりに窒息死させるという戦略を手に入れたようだ。

Hornets normally breathe via small openings in their sides called spiracles. These are covered by structures known as tergites.

In their experiments, the researchers saw that bees mob the guts of hornets, covering the spiracles. To see if the bees killed the hornets using smothering, the scientists held open the tergites of some hornets with tiny plastic blocks. They found bees took twice as long to kill such modified hornets?roughly two hours instead of one.

これは、スズメバチの腹部にある気門を塞いでしまうことにより窒息させるという方法のようで、実験により確かにミツバチがスズメバチを窒息死させていることが確認できたようだ。

このニュース、探してみたらAFP BBNewsに掲載されている。この記事では、この技を「窒息スクラム」と名付けている。そういえば、AFPが日本語に翻訳した記事を配信するというニュースを以前見た気がするが、他のニュースサイトにあまり載っていないニュースが読めそうだし、環境・サイエンス・ITのニュースを巡回ルートに加えておこう。

この窒息死させるミツバチの話題については、とある昆虫研究者のメモに早くも解説記事が載っている。それにしても、1対1なら到底かなわないような強力な敵を、大勢で取り囲み、熱で殺してみたり、窒息させてみたりって、ミツバチの生態は興味深いものがある。スズメバチを大勢のミツバチが取り囲むという技は、アジアのミツバチとヨーロッパのミツバチが別々に偶然獲得したのか、それともこれらのミツバチは同じ祖先から分かれたものなのだろうか。（従来の説では、敵であるスズメバチのいないヨーロッパのセイヨウミツバチは、当然こんな戦略はとらないとされているので、いっそうややこしそうだ。）

ヒトゲノムの個人差は予想以上に大きそうだ

時事ドットコムで見つけたニュース（9/4）から。米ベンター博士のゲノム公表＝詳細論文で世界初－患者の体質に合う医療へ基盤整備

　米バイオ・ベンチャー企業セレラ・ジェノミクス社を設立し、日米英などの公的研究機関グループと人間の全遺伝情報（ヒトゲノム）の解読を競い、２０００年に同着で達成した米国のクレイグ・ベンター博士（６０）のゲノムが解読され、詳細な分析結果とともに公表された。同博士が現在率いるＪ・クレイグ・ベンター研究所が４日、インターネットで無料公開されている米科学誌プロス・バイオロジーに論文を発表した。

　５月には、ＤＮＡの二重らせん構造発見でノーベル賞を受賞した米分子生物学者ジェームズ・ワトソン博士（７９）のゲノムが、米バイオ企業「４５４ライフサイエンシズ」とベイラー医科大によって解読され、塩基配列データが公表された。しかし、特定の個人のゲノムが、遺伝子の個人差の分析や親族の病歴などの情報とともに公表されたのは世界で初めて。

あのヒトゲノム計画を進めたセレラジェノミクスの設立者、ベンターさん個人の完全なDNA配列が公表されたというもの。このニュースに関して英語のニュースを見てみると、Study: Humans' DNA not quite so similarという USA TODAY の記事などが見つかる。この記事によると、

People are less alike than scientists had thought when it comes to the billions of building blocks that make up each individual's DNA, according to a new analysis.

"Instead of 99.9% identical, maybe we're only 99% (alike)," said J. Craig Venter, an author of the study - and the person whose DNA was analyzed for it.

ベンターさんのDNA配列は、従来解読された（平均的な）ヒトゲノムと比べてみると予想以上に大きな違いが見られるようだ。従来、ヒトのゲノムは99.9%一致し、一人ひとりのゲノムの違いはわずか0.1%程度だと予想されていた（参考）が、今回の結果から考えると、99～99.5%程度の一致度で、個人差は0.5～1.0%程度あると推定されるとのこと。もちろん、ベンターさんが特別に変わったDNA配列の所有者でなければという前提だが。。

The 99% figure is close to what scientists have often estimated for the similarity between humans and chimps. But the human-chimp similarity drops to more like 95% when the more recently discovered kinds of DNA variation are considered, Venter said.

従来、ヒトとチンパンジーのDNAは約99%一致すると考えられていたのだが、これも恐らく95%程度ではないか、ということらしい。まあ、今後多くの人や動物のゲノム配列が完全に解読されていくことで、この辺の数字はまだまだ変わってくるのだろうけど、とりあえず、従来の一致度は少し高すぎたと言えるのかもしれない。（もっとも、ヒトの遺伝子の個人差は10%という説もあるようだ。）

一方、同じニュースを扱った washingtonpost.comのMom's Genes or Dad's? Map Can Tell.という記事では、今回の研究結果の中の重要なポイントとして、従来解読されたDNA配列は、実際には染色体ペアのうちの一方のゲノム（ハプロイドゲノム）だったのに対し、今回解読されたベンターさんのDNA配列は両染色体のゲノム（ディプロイドゲノム）であるという点に言及している。これにより、父および母からの遺伝の様子がかなり詳細にわかるようになり、今後、この観点から詳細な検討が行われるようだ。

なお、今回のベンターさんの研究内容は、PLoS Biologyに掲載されている。

窒化ホウ素が紫外線の光源となる

時事ドットコムで見つけたニュース（8/18）から。「白い黒鉛」高純度結晶、簡単に＝深紫外線光源、記録装置に応用へ－物質機構

　昔から「白い黒鉛」と呼ばれ、化学物質を融解するるつぼなどの材料に使われてきた「六方晶窒化ホウ素」の高純度結晶を、通常の気圧下で簡単に合成する技術が開発された。物質・材料研究機構（茨城県つくば市）の研究チームが１８日までに米科学誌サイエンスに発表した。
　波長が短い深紫外線の光源として、ＤＶＤなどの光ディスクの記録容量を飛躍的に高めたり、ダイオキシンなどの有害物質を分解したりするのに応用が期待される。

何だかわかったようなわからないようなニュースである。六方晶窒化ホウ素（hBN）が、昔から「白い黒鉛」と呼ばれるとは知らなかった。ゴム業界や製紙業界では、シリカ（ニ酸化ケイ素）のことを「ホワイトカーボン」と呼ぶようだが、それと比べても「白い黒鉛」というのは字面に違和感のある呼び方だな。。

さて、このニュース、探してみるとFujiSankei Business i（8/17）の簡便に深紫外線光源…六方晶窒化ホウ素、常圧合成はかなり詳しく、またポイントを突いているのでわかりやすい。ポイントは

　物質・材料研究機構（物材機構）の光材料センター光電機能グループは、波長３５０ナノ（１ナノは１０億分の１）メートル以下の深紫外線領域で高輝度に発光する六方晶窒化ホウ素（ｈＢＮ）を１気圧下で簡便に合成する技術を開発した。高密度光情報デバイスの記録や、有害物質の分解、殺菌用などへの応用が期待できる。

　深紫外線光源は、これまで窒化アルミニウム系での研究開発が進められている。研究グループは近年になって深紫外線発光が知られるようになったｈＢＮに対し、特殊な高圧合成装置を必要としない合成法を発見した。

というところで、hBNは発光素子として有望な素材であり、その高純度結晶を常圧で簡単に合成する技術を見出したということのようだ。物質・材料研究機構（NIMS：新聞では物材機構と略すようだ）のリリースを見ると、hBNもいわゆるIII-V族窒化物半導体としてGaNやAlNと同じ仲間なのだが、今まで高純度結晶を作ることが難しく、ルツボなどの耐熱材料としてしか使われてこなかったとのこと。確かにウィキペディアでも、用途としては、固体潤滑剤、離型剤、ルツボ、化粧品などしか書かれていない。

ところが、実は高純度のhBNは深紫外線を高輝度で発光する、直接遷移型ワイドギャップ半導体として応用可能な材料であることが2004年に明らかとなったとのこと。紫外線の分類は色々な流儀があってややこしいのだが、たとえば近紫外線、遠紫外線、真空紫外線などと分類される。深紫外線というのは波長が300nm以下とか350nm以下の紫外線（近紫外線の一部、遠紫外線および真空紫外線の一部にまたがる）を指すようだ。（参考）　波長が200nm以下のものは、大気（酸素や窒素）で吸収されるため真空紫外線とも呼ばれているのだが、ここで高密度光情報デバイスなどへの応用が期待されているのは、空気中で使用可能で、できるだけ波長が短い光ということになり、狙い目の波長は200～300nmの範囲ということになる。

青色LEDで有名なGaN（窒化ガリウム）の発光波長は近紫外領域の365nmであるのに対し、AlN（窒化アルミニウム）は深紫外領域の210nm、そしてこのhBNの発光波長は215nmとのこと。高密度記録のニーズはかなり大きいので、今後はAlNとhBNによる激しい開発競争が見られるかもしれない。（実用化はAlNがかなり先行しているようだが）

それにしても、今回見出された新たな合成方法というのが、ニッケルなどの遷移金属系合金を溶媒として、ここから析出させる方法のようなのだが、窒化ホウ素がそんな金属に溶けるというのもちょっと意外だし、そこから高純度で析出するというのも面白い知見だ。しかも、サファイア基板を使って薄膜結晶を成長させることもできたということだ。

ところでリリースを見ると、今回観測したのは自由励起子発光というものらしい。自由励起子とは用語解説によると、「半導体中に励起された電子と正孔がクーロン相互作用により互いに束縛された状態のこと。自由励起子に関連する発光および吸収を調べることにより、物質固有の電子構造の情報を得ることができる。」とある。この研究では高品質の単結晶ができたわけでもないようだし、もちろんドーピングによってn型やp型の半導体結晶を作成したり、LEDを作ったわけでもない。ということで、実用化レベルの発光素子を作るまでにはまだまだハードルが色々とありそうだ。

白色発光ダイオード照明の効率

日本化学会が発行している、化学と工業　2007年8月号が送られてきたので、見ていたら、「発光ダイオードによる次世代固体照明の実現」という記事が載っていた。著者は、日亜化学工業の坂東完治さん。たった3ページの総説記事だが、白色LED照明の現在の実力や今後の開発について、とても良くまとまっていて参考になる。

実は、このブログでは、2005年の9月に青色発光ダイオードの進歩とLED照明というエントリを書いたのだが、発光効率とかエネルギー変換効率の他の照明（白熱電球や蛍光灯）との比較に関して、やや混乱したままの状態になっており気になっていたので、最新の状況を整理しておきたい。

まず、白熱電球や蛍光灯などとの効率の比較だが、各種照明の光源効率の推移を示したグラフが載っている。

ここで、光源効率（lm/W）とは、光源の発する光量（全光束：ルーメン、目の視感度を考慮した値）を消費電力（ワット）で除した値とのこと。このグラフを見ると、白熱電球の光源効率が 20 lm/W 程度であるのに対し、蛍光灯が最大で 100 lm/W 程度。白色LEDは年々光源効率が急上昇しているが、2007年現在で 100 lm/W 程度のようだ。なお研究室レベルでは既に 150 lm/W まで来ており、高圧ナトリウムランプを超えて、白色光源の中でも最高レベルを実現しているとのこと。

一方、白色LEDについてのエネルギー変換の内訳も載っており、100 lm/W レベルの白色LED （青色GaN-LED ＋ 黄色YAG蛍光体）の場合、

　入力電力 100%に対し、可視光のエネルギーが 32%、熱損失が 68%
　可視光 32%のうち、青色光が 10%、黄色蛍光が 22%
　熱損失 68%のうち、光ロスが 16%、チップ内ロスが 38%、半導体抵抗等が 14%

とのこと。ちなみに、青色LEDの発光効率（発光再結合）は48%とのことであり、このうち、青色光および黄色光として外部に出なかった分（パッケージ内の吸収、反射、蛍光変換ロス）が光ロス16%に相当する。また、青色LEDで光に変換されなかった52%が、チップ内ロスと半導体ロスの合計に相当する。一方、他の照明と比較してみると、

　白熱電球では入力エネルギーのうち、可視光になるのが約 10%
　蛍光ランプは 入力エネルギーのうち、可視光になるのが約 25%
　白色LEDでは 入力エネルギーのうち、可視光になるのが約 32%

とのこと。従って、白色LEDの場合、エネルギー変換効率としては白熱電球の3倍以上、蛍光ランプの約1.3倍ということになる。つまり、エネルギー効率や光源効率は既に蛍光ランプを超えているのは確かなようで、同じ明るさで照らすなら白色LEDが最も消費電力が小さく、発熱も小さくて効率的ということになる。

なお、LEDは効率は良いものの、一つ一つの出力が小さいという問題があったのだが、現時点では、定格出力が 1～10W 程度の大電力パッケージが作られているほか、LED 1個で 40W 電球並みの 400 lm を超す光束のものまで登場しているとのこと。

他にも、この総説記事では、各種白色光源のスペクトル分布の話や、光の質（演色性など）の改良などについても簡単に触れられている。

現実に、自動車用のヘッドランプにも採用（小糸製作所プレスリリース）されているし、照明用途の現状はこういった状況まで来ているようだ。

貴金属の使用量を半減させる新しい自動車触媒技術

Tech On! のニュース（7/30）から。日産、貴金属の使用量を半減するガソリン車用の新触媒を開発

　日産自動車は、従来の約50％の貴金属の使用量で、排ガスを浄化するガソリン車用の新触媒を開発した。2008年度に発売する新型車より採用し、拡大を図る。

　クルマの触媒には、排ガスを浄化するために、Pt（白金）、Rh（ロジウム）、Pd（パラジウム）などの貴金属を使っている。通常、アルミナ基材の上に貴金属を分散させて配置しているが、排ガスの高熱にさらされると貴金属同士が凝集し、表面積が小さくなり、浄化作用が低下してしまう。このため従来の触媒では、性能を維持するために、あらかじめ貴金属の使用量を増やしておく必要があった。

　日産は、触媒中の構造をナノレベルで見直した。基材の上に乗った貴金属が凝集しないように、基材の間にしきり材を配置する。これにより貴金属の表面積の減少を防ぎ、従来の約50％の貴金属の使用量で、従来と同等のきれいな排気浄化性能が実現できた。なお、本技術の開発は、フランスRenault社と協力して取り組んだ。

貴金属の使用量を半減するということで、どんな技術なのか興味のあるところだが、「基材の間にしきり材を配置」って、一体どんな構造なんだ？　日産自動車のプレスリリースを見ると

貴金属は排出ガスの高熱にさらされると貴金属同士が凝集し、表面積が小さくなり、排出ガスをクリーンにする作用が低下してしまう。このため従来の触媒では、排出ガスをクリーンにする性能を維持するために、予め貴金属の使用量を増やしておく必要があった。

日産は、触媒中の構造をナノレベルで見直し、貴金属をしきり材で細かく分離することにより、貴金属同士が凝集することを防ぐ世界初の技術を開発し、今回の新触媒に採用した。

ということで、模式図が載っているので、この技術がどんな狙いで行われているのかはわかるのだが、表現は新聞記事と全く同じで、技術の詳細は全く不明だ。

このリリースが7/27に報じられたことで、ニューヨークでは白金価格が大暴落し、「日産ショック」と呼ばれるほどの事態となったとのこと。まあ、日産クラスの会社が正式なリリースで発表したのだから、影響も大きかったのだろう。それにしても、一体どんな技術なんだろう？

試しに特許電子図書館で検索して見つけたのが、たとえば特開2007-000697「排気ガス浄化触媒」。これは、

【請求項１】
多孔性酸化物から形成される担体と、前記担体の細孔内部に担持された貴金属粒子と、前記貴金属粒子の凝集 を抑制する凝集抑制材と、を有することを特徴とする排ガス浄化触媒 。

というもので、包接材としては、アルミナ、ジルコニア、チタニア、セリア、シリカなどを使用するようだ。触媒製造時に、有機溶媒中に貴金属原料塩溶液と担体材料を混合し、これに包接材原料溶液および包接材水和剤を加え、触媒前駆体を調製し、これをろ過、洗浄、乾燥、焼成するというもの。随分と簡単な調製方法だが、調製条件の精密な制御によって、貴金属粒子が包接材で包まれたような構造が得られるのだろう。

また、特開2006-326554「排気ガス浄化用触媒、及びその製造方法」では、

【請求項１】
貴金属粒子と、該貴金属粒子を表面に担持した微粒子と、該微粒子を設けた基材とを備え、前記貴金属粒子の外表面の少なくとも一部を、貴金属粒子同士の凝集による肥大化を抑制する肥大抑制材で覆ったことを特徴とする排気ガス浄化用触媒 。

というもので、肥大抑制材としては、Ｃｅ，Ｚｒ，Ｍｎ，Ｃｏ，Ｆｅ，Ｎｉ，Ｓｎ，Ｃｕなどの酸化物が使用され、担体微粒子上に貴金属微粒子を担持した後、その外表面上に肥大抑制材の金属を選択析出させ、焼成して酸化物とするようだ。

上記2件は、貴金属粒子同士が凝集、肥大化（シンタリング）することを、貴金属粒子表面に付加した包接材や肥大抑制材によって物理的に防ごうとするものだが、特開2007-029863「排気ガス浄化用触媒」は、これらとは少し異なり、

【請求項１】
貴金属粒子と、該貴金属粒子が担持された基材と、貴金属粒子の周囲のうち、貴金属粒子と基材との接触面以外の部位に配置された遷移金属酸化物粒子とを備え、貴金属粒子に対してアンカー効果を有する金属酸化物が前記基材中に含まれていることを特徴とする排気ガス浄化用触媒。

というもので、貴金属粒子を担体上に固定して動きを抑制しようというもののようだ。遷移金属酸化物としてはＦｅ，Ｍｎ，Ｃｏ，Ｎｉ，Ｓｎ，Ｔｉ，Ｙ，Ｚｎ，Ｍｇ，Ｃａの群から選択される元素の酸化物又は複合酸化物が使用され、これが貴金属粒子同士の接合を防止するいわゆる肥大抑制材となり、さらに基材中に添加する金属酸化物（セリウムの酸化物、またはセリウムとジルコニアの複合酸化物）が貴金属粒子と基材とを固定する役目（アンカー効果）を担うようだ。

こうやって見ると、触媒表面を模式図的に表すと、確かにナノレベルで微構造を制御したもので、ナノテクノロジーと言えるのかもしれないが、実際の製造方法は、結局のところ従来からの湿式調製方法とほとんど同じであるとも言える。これを、ナノテクノロジーなどという流行の用語で宣伝するほどでもない従来型の技術（ローテク）と受け取るのか、それとも従来からの技術を使いながらナノレベルで構造を制御することを可能とした高度な技術（ハイテク）と捉えるのか？　いずれにしても、このような技術で貴金属の使用量を半減できるのだとしたら、素晴らしい技術であることは確かなのだが。。

指紋から性別、嗜好、人種なども判別可能な新技術

LiveScienceのニュース（7/20）から。New Fingerprint Technique Could Reveal Diet, Sex, Race

Standard methods for collecting fingerprints at crime scenes, which involve powders, liquids or vapors, can alter the prints and erase valuable forensic clues, including traces of chemicals that might be in the prints.

Now researchers find tape made from gelatin could enable forensics teams to chemically analyze prints gathered at crime scenes, yielding more specific information about miscreants' diets and even possibly their gender and race.

犯罪捜査などで使用されている、粉末、液体または蒸気などを使った現在の指紋採取技術では、犯人特定に役立つはずはずの、指紋に含まれる微量の化学物質が変化したり失われてしまうという問題がある。今回、ゼラチン製のテープを使って、指紋から微量の化学物質に関する情報を収集する新技術が開発されたというニュース。

The gel tape can gather prints from a variety of surfaces, including door handles, mug handles, curved glass and computer screens, just as conventional fingerprint techniques can. The gelatin is then irradiated with infrared rays inside a highly sensitive instrument that rapidly takes a kind of "chemical photograph," identifying molecules within the print in 30 seconds or less, said physical chemist Sergei Kazarian at Imperial College London.

Fingerprints contain just a few millionths of a gram of fluid, or roughly the same amount of material in a grain of sand. That might, however, be enough to determine valuable clues about a person beyond the print itself, such as their gender, race, diet and lifestyle, Kazarian and his colleagues find.

この方法は、ゼラチンテープを指紋の付いた面に当てて、表面に付着している微量の化学成分をテープに写し取り、これを専用の装置に入れて赤外線で組成を分析するもののようだ。指紋が含むマイクログラムオーダーの化学物質が分析可能とのこと。これで、性別や嗜好がどうしてわかるのかというと、別にDNA鑑定のような高級なことをするわけではなく、

For instance, preliminary results could identify males based on the greater amounts of urea in their fingerprints - urea being the key ingredient of urine. The complex brew of organic chemicals within prints might also shed light on the age and race of people, and hold traces of items people came into contact with, such as gunpowder, smoke, drugs, explosives, or biological or chemical weapons.

Even a person's diet might be determined from fingerprints, as vegetarians may have different amino acid content than others, Kazarian said.

"More volunteers need to be tested for statistical information on fingerprints with regard to race, sex and so on, but we believe this will be a powerful tool," he told

男性の指紋からは尿素が多く見つかるし（排尿後に手を洗わないため？）、日常生活を反映する付着物（火薬、タバコ、薬物、爆発物など）が見つかることもあるといった比較的単純なものらしい。なるほど、その意味では、ある種の職業なども特定できる可能性もあるだろうし、指紋の持ち主の特定に役立つ情報がいろいろと得られる可能性もありそうだ。また、指紋に含まれるアミノ酸の成分から、食生活（ベジタリアンとか）などもわかる可能性があるとのこと。他にも、人種もわかる可能性があると書かれているけど、人種によって分泌される成分などに違いが出てくるものなのだろうか？

ところで、指紋に関しては、指紋鑑定＠法科学鑑定研究所が詳しい。現在の指紋採取方法や指紋鑑定方法の概要がわかりやすく説明されている。読んで驚いたのが指紋のつくわけ。てっきり、指先にもいわゆる油分が汗と共に分泌されていて、これが指紋として付着するんだと思っていたのだが、どうやらこれは間違いのようだ。指先の皮膚から分泌しているのは純粋な汗だけで、実は指紋として付着・残留する油分は、体表の他の部分（の毛穴）から分泌される脂肪分を指先で無意識に触ることで付着したものなのだそうだ。

人の手は、顔や首、腕や足といった毛の生えている皮膚にある脂肪分を触ることによって、指先に脂肪が運ばれてくるのです。

では、なぜ人は、毛の生えている皮膚を触るのか・・・・

人を含む手を使える動物は、体の異常を手で体を触り確認していると言われています。犬や猫が舐めて毛繕いするように人は手で体を触り異常がないか確認するらしいです。つまり、人は動物的本能の手の行動によって、手の平に脂肪分が運ばれてきます。（改行位置変更）

でも、洗剤や有機溶剤の使用による手荒れの話などでは、実際に手の油分が失われるのが問題になるわけだし、実体験上も手はかなりの油分で覆われているという印象があるのだが、と思って調べてみると皮膚科のページでも、

皮膚の表面には「皮脂」とよばれる脂肪分の薄い層があって、皮膚を外界の刺激から保護するバリアーとなっています。ところが、手のひらには、皮脂を出す「皮脂腺」が全くありません。手は、構造的に皮脂が不足しやすい場所なのです。

とあり、どうやら手の油分はやっぱり他の場所からやってくるものらしい。。

数学的思考：自動掃除機の場合

ITproに掲載されたコラム「岩井慶一郎のIT的数学入門」（7/17）から。どこにでも転がっている「数学的視点」

数学的視点の例1：自動掃除機

　最近，自動的に床に掃除機をかけてくれる掃除機が売られています。日本で手に入りやすいのは，壁に当たると別の方向に向きを変えて進んでいくというものです。壁に当たるのは嫌という向きには，超音波で壁を検知して壁に当たりそうになると向きを変えるというものもあります（この掃除機は，残念ながら現在日本では販売中止になってしまいました）。

　さて，ここでこの掃除機を開発する立場になったと仮定しましょう。当然のことながら，掃除機には何らかの「進み方」のロジックが組み込まれていて，できるだけ効率よく床を掃除できるようにプログラムされているべきでしょう。では自分がSEやプログラマだったとして，どういうロジックを組むのがいいのでしょうか？

* 「反射」させる（入射角と反射角は等しくなるようにする）（図1）
* 当たったところから90度回す（図2）
* 当たったところから，適当に（ランダムに）回す（図3）

　こんなことはどうでもいいように思う方もいらっしゃるかもしれませんが，いかに短時間で効率よく掃除をするかは全自動掃除機の最も基本的な性能の1つで，競合他社が多数いる場合，このロジックが致命的になる可能性さえあります。そしてこのロジックはまさに「数学」そのものです。

なかなか興味深い問題だけど、数学的にエレガントに解くにはどうするのだろう？　力技なら、簡単なプログラムを書いてシミュレーションしてみるというのがありそうだけど、最近あんまりプログラムを書いていないので面倒だな。。

＊7/19追記：エクセルのマクロでプログラムを書いて、シミュレーションをしてみました。下のコメント欄にエクセルファイルを置いてありますので、よろしければお試しください。

とりあえず、部屋は任意の長方形と仮定して考えてみよう。　「反射」する場合には、掃除機の描く軌跡は、2種類の平行線だけで表されることになりそうだ。うまくスタートさせると、実に無駄なく部屋を掃除してくれることもありそうだけど、下手をすると、同じ平行四辺形上をグルグル回り続け、部屋全体をカバーできなくなってしまうことがありそうだ。

直角に向きを変える場合には、掃除機の軌跡は互いに直交する平行線の組で表されることになるが、この場合にも下手をすると同じ長方形上をグルグルと回り続けることになる。。　という意味からは、ランダムな方向に向きを変えるという3番目の戦略だけが、グルグル回りに陥らない方法と言えそうだな。

でも、これが正解なのだろうか？　上記3つの方針の中から選ぶのであれば、ランダムというのが正解なのかもしれないが、自動掃除機のロジックとしては、もっとスマートなものがあるのかもしれない。例えば、壁に当たったら90度ではなく、80度で向きを変えたらどうなる？　もう少し考えてみよう。。　この連載は期待が持てるかな？

数学といえば、フジTVの木曜深夜に放送されている、「たけしのコマネチ大学数学科」は、予想以上に長続きしている。当初は結構面白く、一緒に考えながら見ていたのだが、段々難易度が上がり、放送と同時進行では解けないような問題になってしまって、ちょっと悲しいものがある。こちらのブログで過去の問題が見られる（最近の分が更新されていないのが残念）。

リチウムイオンキャパシタとは？

FujiSankei Business iの記事（6/21）から。風力発電機向け蓄電装置、エネルギー密度４倍に　日本ミクロコーティング

　液体研磨剤大手の日本ミクロコーティング（東京都昭島市）は、ゼファー（東京都渋谷区）と共同で、風力発電機に利用される高効率のキャパシタ・モジュールを開発した。ゼファーが製造する小型風力発電機への採用が決まっており、日本ミクロコーティングでは今後、新たな販路の開拓や生産体制を強化し、量産化を目指す。

　キャパシタは、蓄電装置の一種。充放電時のエネルギー損失が少なく、寿命も半永久的と長いことから、電気モーターとエンジンを組み合わせたハイブリッド自動車や燃料電池車といったエコカーの核部品として注目。とりわけ、エネルギー効率の高いリチウムイオン２次電池を使ったリチウムイオンキャパシタと呼ばれる新技術の登場で急速に普及が進んでいる。

　今回開発したキャパシタ・モジュールは、リチウムイオンキャパシタ方式を採用。セルを複数層に積み重ねることで高電圧を実現。従来の電気２重層キャパシタ技術に比べ、約４倍のエネルギー密度を達成した。さらに、従来に比べて大幅な小型化を実現したのと同時に、電気２重層キャパシタでは欠かせなかった鉛蓄電池も不要となるという。

うーむ。この記事だと、リチウムイオンキャパシタが既に自動車用として実用化され、普及しているかのように読めるのだが、本当だろうか？　そもそも、「リチウムイオン２次電池を使ったリチウムイオンキャパシタ」という記述は何だかよくわからないけど、結局これは電池なのか、それともキャパシタ（コンデンサ）なのか？

日本ミクロコーティングのニュースリリースによると、リチウムイオンキャパシタ（ＬＩＣ）は、リチウムイオン二次電池と電気二重層キャパシタの両方の長所を兼ね備えた非対称型キャパシタで、プレドープという独自の技術により負極にリチウムイオンを吸蔵させることで、従来の電気二重層キャパシタと比較して約４倍の高エネルギー密度を実現したものとあり、どうやら電池ではなくキャパシタのようだが、やっぱりよくわからない。

少し調べてみると、どうやらこの技術は富士重工業（スバル）が自動車用に開発したもので、昨年、日本ミクロコーティングに技術ライセンスしたものらしい。。　ん？　そう言えば、このブログでも富士重工業の急速充電可能な電気自動車の技術を紹介したことがあったな、と思って探してみたら、電気軽自動車の実用化は近いかで、しっかりとリチウムイオンキャパシタのことに触れていた。。　なお、電気二重層キャパシタについては最新の電気二重層キャパシタというエントリもあり、これも参考になる。

さて、富士重工業が発表した当時にはまだ技術の詳細が不明のままだったのだが、改めて調べてみると、富士重工業の技術者による技術開発レポートが読める。これを見ると、リチウムイオンキャパシタの基本コンセプトは、電解質にはリチウムイオンを用い、正極は電気二重層を蓄電機構とし、負極はリチウムイオンのプレドーピングにより容量を最大化する、というもののようだ。なお、昨年のニュースを見ると、その後もこの技術は実用化に向けて着々と進歩しているような印象がある。

なお、リチウムイオン二次電池と電気二重層キャパシタの長所を組み合わせようというアイデアは、今後有望な方向ということで、他にも色々な研究が行われており、例えば産総研の新規ナノポーラス材料を電極に応用、リチウム2次電池のパワー密度2桁向上を実証は、富士重工業のものとは逆に、スーパーキャパシタ機能を有するリチウム２次電池というコンセプトのようだ。

自尊心とIAT（潜在的連合テスト）

asahi.comの記事（6/15）から。日本人の自尊心、米国人並み　東大などが潜在意識調査

　東京大や大阪大、ハーバード大など日米の国際研究チームが、日本人も米国人と同じくらい自尊心が強いことを、特別な心理テストを使って初めて科学的に証明した。チームは「『日本人は卑屈だ』といった偏見の解消に役立つのではないか」としている。米心理科学協会の専門誌サイコロジカル・サイエンス６月号に発表した。

　従来の自己報告式の心理テストでは、米国人は自尊心が強く、日本人は弱いという結果が出やすい。ただ、日本では謙遜（けんそん）が美徳とされ、米国では自己主張するのが当然とする風潮があり、被験者が本心とは違う回答をしている可能性がある。

　今回、東京大の山口勧（すすむ）教授（社会心理学）らは、本人も自覚できない潜在的な態度を調べられるＩＡＴと呼ばれるテストを使った。パソコン画面上に次々に現れる「私」「我々」「すばらしい」「ひどい」といった単語を関連づけてもらい、その反応速度をもとに自分と他人への潜在的な態度を判定した。

　日本と米国、中国の７大学の学生５００人ほどを対象にＩＡＴを実施。自己報告式テストで米国、中国、日本の順に強さに差がついていた自尊心が、ＩＡＴでは３カ国とも同程度であることを確かめた。

　山口教授は「日本人は自尊心が弱いとか、日本では自尊心が重要でないという『日本人特殊論』が、いまだに海外にある。実際にはそうでないことが科学的に証明できたので、偏見がなくなるのではないか」と話している。

自尊心というのをどのように定義し、定量化するのか？　という部分が明確であるならばいいのだが、この記事を読む限りは、その辺が全く不明。というか、広く合意が得られるような「自尊心」の定量方法などがあるのだろうか？　その意味では、最後の山口教授のコメントもすごい。「科学的に証明できた」と断言しているようだが、IATによって「自尊心」が正しく評価できるということは、どうやって科学的に証明されているのだろう？

IATテストを調べてみると、IATテストというサイトで、実際にいくつかのIATテストを体験できる。IATは "Implicit Association Test" の略で、日本語でいうと「潜在的連合テスト」というらしい。今まで、色々な心理テストやら適性検査のようなものを受けた経験があるが、このテストの経験はまだない。どうやら1995年以降の研究論文で脚光を浴びた比較的新しいテストのようだ。

試しに、「ジェンダー・IAT」を受けてみた結果、男性と科学、女性と人文学に中程度の選好があるという答えが出た。うーむむ。。　（Firefoxではテスト開始画面まで進んだのに、実際のテストには進めなかったので、IEで再挑戦する必要があった。）

このテスト、文章で説明するより体験してみるのが一番早いと思うが、画面中央に表示される単語が、右側のカテゴリーに属するのか、それとも左側のカテゴリーに属するのかを、できるだけ素早く判断し、仕分けるテストを多数繰り返すものである。

何度かカテゴリー分けをやっているうちに、段々慣れてくるのだが、途中でカテゴリー分けが左右逆になったりするので、意外と難しい。というか、前半で慣れされておいて、後半それを逆にするということは、どうしても後半の仕分けでミスが出やすいような気もするのだが、本当にこれで潜在的な意識を正しく評価していると言えるのだろうか？　このテストの場合、男性と科学、女性と人文学の組合せを最初に行い、後半で男性と人文学、女性と科学の組合せを行うため、どうしても後半でミスが出たり時間が掛かったりしそうな気がする。

ちなみに自尊心についてのIATはここでは受けることができないのだが、どんなカテゴリーがあるのかは、こちらのレポートが参考になるかもしれない。やっぱり、自分と快、他人と不快の組合せを最初にテストするようだから、どうしてもそちらの傾向が強く出るのではないのか？　

このテストの妥当性については、よくある質問の最後に掲載されている論文を読む必要がありそうだが、IATテストの位置付けや、テストの設計や結果の解釈の仕方については、例えばこの論文などに詳しく書かれている。これを（斜め読み）してみると、テストの順番の影響についても評価した結果、大きな影響はないという結論となったようだ。

試しに、今度は老人と若者についてのテストを体験してみたら、老人と若者に対する自動的な選好がほとんど無いという結果が得られたのだが、確かに順番の影響がなかったのか、それとも2回目のIATテストだったので慣れの影響があったのか？　何とも微妙な印象だ。。。

総合的に味覚を数値化できる味覚センサー

SciencePortalのニュース（5/29）から。耐久性のある味覚センサー実現

高性能で耐久性に富む味覚センサーが、科学技術振興機構の委託事業で実現した。

九州大学大学院システム情報科学研究院の都甲潔教授らの研究成果を基に科学技術振興機構が、株式会社インテリジェントセンサーテクノロジーに企業化開発を委託していた。　食品メーカーなどの商品開発現場で威力を発揮すると期待されている。

味覚は、機械的に測定する（デジタル化）ことが難しいとされていたが、都甲教授らは、食べ物の味物質が舌の脂質膜に吸着されると膜の内側と外側で電位差が生じることを利用し、人工脂質膜を用いて人間の舌と同様の電位差を生じさせ、これを測定によって、味覚をデジタル化（数値化）することを可能にした。

現在、人手に頼っている食品メーカーの商品開発現場の味覚検査などに使うためには、苦味・渋味・酸味・うま味・塩味という5つの味覚を同時に測定することや、数多くの検査によっても性能が劣化しない耐久性の向上が求められていた。

委託事業の結果、味覚センサーに使われる膜の材料を改良して耐久性を向上し、さらに、センサーの組み合わせを考慮して使用する物質を最適なものにすることで、従来より耐久性を10倍以上高め、検査に要する時間も短縮させることに成功した。

実用レベルの味覚センサーが開発されたようだ。これは、人間の舌が味を感知しているのと同様の仕組みを人工的な脂質膜で作り上げたセンサーのようで、苦味、渋味、酸味、うま味、塩味という5つの味覚を同時に測定できるという優れもののようだ。科学技術振興機構（JST)のプレスリリースによると、

　人間の舌は主に５つの味（甘味、酸味、塩味、うま味、苦味）を感じ、その情報は神経を伝わって脳に届き識別されます。さらに、辛さや渋味、コクや香り、温度、色などさまざまな要因が影響し合って、総合的な「味覚」を感じるようになっています。その味覚をデジタル化（数値化）するセンサが求められていました。

とあり、よくよく比べてみると、今回のセンサーが測定できるという5つの味覚と、人間の舌の5つの味覚が異なっているんだけど。。　リリースによると、今回のセンサーは「甘味」を感じることができない代わりに「渋味」を感じられるということになるのだが、甘味を感じ取れないとすると、総合的な味覚評価という観点ではちょっと大丈夫だろうか？ 　甘味に関しては、光を用いた糖度センサー（参考：近赤外分光法による果実糖度の測定）というのが実用化されているけど、これが測定している糖度は必ずしも甘味とイコールではないようだ。（コメント欄参照）

ウィキペディアによると、国際的にも甘味、酸味、塩味、苦味、うま味の5つが基本味として認められているとのこと。それぞれの味によって人の味覚感度特性はかなり異なるようで、今回のセンサもその辺の調整に苦労していそうだ。
　
株式会社インテリジェントセンサーテクノロジーには、人の味覚感知の仕組みや、この味覚センサーの構造などについてわかりやすい説明が載っている。センサープローブそのものは、特定の味覚を検知可能な脂質膜を取り付けたpH電極みたいなもののようだ。それぞれの味覚を感知するセンサープローブを複数同時に試料溶液に浸漬し、各電極の出力をソフトウェアで処理することにより、総合的に味覚としてデジタル化するという仕組みのようだ。

ところで、九州大学の都甲研究室の味覚センサとはなどの説明を読むと、味覚の総合的な評価は、甘味、酸味、塩味、旨味、苦味の5つの軸で評価しているようで、今回のセンサでも甘味を感知できないとは考えにくい。　やっぱりプレスリリースの誤りだろうか？　

従来のセンサの場合、まず標的となる分子などを明確化し、その標的の存在に応答するようなものを作ってきたと思われるのだが、今回のセンサでは、酸味や苦味などそれぞれの味覚の元となる物質とか分子などは特に明確化されていない。それにも関わらず、複数の生体類似センサの出力を組合せることで、対象を明確化することなく、結果として総合的に人間の味覚を表現可能な出力が得られる点が興味深い。この研究室では、同じようなアプローチによる匂いセンサの開発も行っていて、これもかなり面白そうだ。

金属ガラスの圧力センサー

NBonline（日経ビジネスオンライン）の記事（4/11）から。「金属ガラス」の事業化が始まった

　圧力計測機器大手の長野計器は、「金属ガラス」と呼ばれる新材料を採用した、高感度で小型の圧力センサーを実用化したと2007年4月10日に発表した。金属ガラスを用いることで、従来品に比べて感度が4倍、耐圧性が2倍に向上、またセンサー本体の直径が5ミリメートル以下に小型化できたと説明する。高感度用のセンサーにはジルコニウム（Zr）系、高耐圧用のセンサーにはニッケル（Ni）系の金属ガラスをそれぞれ適用する。

アモルファス金属については、今から四半世紀も前の学生時代に知識としては習った記憶があるのだが、ようやく実用化まで来たようだ。従来品に比べて高感度・高耐久性ということのようだが、何がポイントなのだろう？　

　金属ガラスは、従来の結晶性の金属に比べて引っ張り強さが高く、弾性率が低く、耐食性に優れるなどの特徴を持つ。さらに普通の鋳造法で金属ガラス製の部品が製造できるので、実用材料として優れている。従来の非晶質金属は1秒間に約1万度も超急冷しなければ、非晶質にならなかった。そのため厚さが薄いテープ形状にしかならず、部品として作り込むのに高度な技術が必要だった。その後、井上総長は「井上3経験則」という金属ガラスの科学・技術知識体系の基盤となる法則を公表し、実用材料化への指針を与えた。

金属ガラスの場合、まさに非晶質だから結晶粒界もなく、高強度かつ高耐食性であることは確かに理解できる特徴だ。それに昔は超高速急冷が必要と習った記憶があるが、どうやら今回の製品は特別な製法を用いずにガラス化できたということらしい。井上3経験則とは何だろう？　長野計器のニュースリリースには、冒頭の記事以上の情報はあまり見当たらない。

調べてみると、金属ガラスについては、NEDOのよくわかる！技術解説が入門編としてわかりやすそうだ。どうやら、金属ガラスという用語はアモルファス金属とは区別して使用しているようで、アモルファス金属の中でも特別な急冷が不要で、まさにガラスのように自由に加工できるものを金属ガラスというようだ。このページの中に、金属ガラスになる合金の３原則というのが載っており、これが井上3経験則らしい。

　１．組成が３元素以上の多元系であること
　２．各原子の径が12%以上異なること
　３．各元素が化合物化しやすいこと

こちらで金属ガラス開発ヒストリーに関する井上氏のインタビューが読める。何と、冷却速度が10K/秒程度でもガラス化するようだ。やはり技術の進歩というのはキチンとフォローしなくちゃ駄目だと痛感させられる。。

一方、NIMSのアモルファス合金・金属ガラスという解説によると、金属ガラスの場合にはちゃんとガラス転移点が観測されるということだから、金属ガラスという名前は学問的にも正しい用語ということになる。

既にゴルフクラブや携帯電話などに実用化されているとのことだが、このLiquidmetal Technologiesという金属ガラス専門のアメリカのベンチャーがいろいろと実用化しているようだ。この会社の新素材としては、他にも発泡金属「バブロイ」というものもあるようだ。

ITO代替：酸化チタン系透明導電膜

化学工業日報（The Chemical Daily）のニュース（3/28）から。ＫＡＳＴ－旭硝子、スパッタ法で酸化チタン透明導電膜

　神奈川科学技術アカデミー（ＫＡＳＴ）は、旭硝子と共同で、大面積薄膜が可能となるスパッタ法を用いて、ガラス上に二酸化チタンをベースとする透明導電膜を作製することに成功した。透明導電体には、主原料インジウムが使われるが、価格が高騰している。これに代わり安価な二酸化チタンを用いた新しい透明導電体材料となり得るもので、高い実用性が見込まれる。研究グループでは、増え続けている液晶パネルや発光デバイスなどへの需要に対応した応用開発ができる。

透明導電体というとやはりITO（スズ添加酸化インジウム）が有名だが、最近はインジウムの資源枯渇が問題となっていることも時々話題に上る。ということで、ITO代替材料の開発がいろいろと行われている。さて、今回の酸化チタン透明導電体だが、たまたまだろうけど、これを開発したKASTの理事長が酸化チタンの光触媒で有名な藤島さんであるのが興味深い。

KASTのプレスリリースを見てみると、この件に関して知りたいと思ったことの多くが載っていて、非常によくできているリリースだ。技術的には、

大面積薄膜を作製することが可能なスパッタ法をもちいて、ガラス上に二酸化チタン系透明導電膜を作製する手法を開発しました。ガラス上にアモルファスのNbドープ二酸化チタンを成膜し、その後、還元雰囲気で400℃以上でアニールすることにより、低抵抗化することができます。Nbドープ量を6%として成膜した薄膜は8×10-4 Ωcmの抵抗値を示し、応用が視野に入ってきました。

ということで、アモルファス型の酸化チタン膜をスパッタ法で作製したこと、ニオブを添加していること、抵抗率はほぼ実用範囲に入っているということがわかる。また、このページからリンクされている添付資料を見ると、実際の透明導電膜の写真も掲載されており、予想以上に透明度が高く完成度が高そうな印象である。

インジウムの資源問題については、2011年にも枯渇が予想されるとのことだが、ウィキペディアによると、かつて世界最大の鉱山だった札幌の豊羽鉱山が1年前に閉山したとのこと。全く知らなかった。

学会誌「セラミックス」の2007年1月号が透明導電性酸化物薄膜の特集なので、見てみると、最近目にする「元素戦略」との絡み、インジウムの国別の埋蔵量や生産量、インジウムのリサイクル、各種ITO代替材料などの話が載っている。

この特集の中でも、Nb添加酸化チタン系の話が掲載されているが、もともと二酸化チタンとしてはアナターゼ型のものが抵抗率が低く好ましく、今回作製した薄膜も、スパッタ後はアモルファスだが、その後のアニールでアナターゼ型にしているようだ。

透明導電膜は、こちらに原理などが書かれているように、ワイドギャップ半導体と呼ばれる材料が使用され、これはバンドギャップによる吸収を紫外域に持ち、かつ金属光沢を持たない程度に電子密度が低いことにより、可視光の高い透過率を実現している。実用化されているITOの抵抗率が1.5～2.0×10-4Ωcmとのこと。今回の酸化チタンはその4～6倍程度の抵抗率なので、あと一歩というところだろうか？

その他のITO代替材料としては、酸化亜鉛系のAZO（アルミニウム添加酸化亜鉛）やGZO（ガリウム添加酸化亜鉛）や、酸化スズ系のFTO（フッ素添加酸化スズ）などが有望な素材のようだ。

なお、最近大量に使われ始めている青色LEDで使用されている窒化ガリウムや、緑色LEDで使用されているGaAlP/GaAs系などでも、少量のインジウムを添加しているようなので、インジウムの資源枯渇の話はLEDにも重要な話のようだ。

砂糖電池：砂糖を燃料とした燃料電池

ITmedia Newsの記事（3/27）から。米大学、砂糖電池を開発

携帯電話やiPodのエネルギー源をコーラで補給する日が来るかも知れない。

　米セントルイス大学のシェリー・ミンティア教授らが、砂糖をエネルギー源とする燃料電池を開発した。炭酸飲料から樹液まで、糖分が含まれた液体であれば何でも利用でき、1度の補給でリチウムイオン電池の3倍から4倍持続するという。研究成果は3月25日、米国化学会（ACS）第233回全米会議で発表された。

　ミンティア教授はプロトタイプとして切手サイズの電池を用い、電卓を動かす実験に成功した。今後の実験で性能向上が認められれば、3年から5年で実用化できるとミンティア教授は言う。

　これまでの実験で、同教授は電池のエネルギー源としてブドウ糖、気の抜けた炭酸飲料、粉末飲料を水に溶いたもの、樹液を使用、成功している。最も補給能力が高かったのは普通の砂糖を水に溶いたものだった。

砂糖を原料とする燃料電池で、この記事では砂糖電池と呼んでいる。そういえば、以前ビタミンC（アスコルビン酸）を原料とした燃料電池について書いたが、その時にグルコース（ブドウ糖）を燃料とする燃料電池のことにも触れた。今回の研究は、糖分が含まれていれば何でも良いということなので、どうやらこれと同じカテゴリーの電池のようだ。

この記事にあるように、この燃料電池は糖を二酸化炭素まで酸化することで得られるエネルギーを電気として取り出すわけだが、糖を効率よく酸化するための構造として、金属触媒を使用した糖－空気燃料電池と、グルコース酸化酵素を使用したバイオ糖－空気燃料電池の２種類があるようだ。

調べてみると、松下電器は糖の酸化に太陽エネルギーの力を借りた砂糖電池の開発を行っていて、モノづくりスピリッツ発見マガジンで開発者への取材レポートが読める。

一方、今回のITmediaの記事の元となった、セントルイス大学のNewsはこちら。このNewsには

A few other researchers also have developed fuel cell batteries that run on sugar, but Minteer claims that her version is the longest-lasting and most powerful of its type to date. （中略）

Like other fuel cells, the sugar battery contains enzymes that convert fuel - in this case, sugar - into electricity, leaving behind water as a main byproduct. But unlike other fuel cells, all of the materials used to build the sugar battery are biodegradable.

とあり、今回の砂糖電池は従来のものよりも効率が良く、長寿命とのこと。酵素を含むバイオタイプの燃料電池のようだが、他の燃料電池と異なり、使われている全ての材料が生分解性である、とあるけどどうなのだろう？　そんな必要があるのだろうか？　電極はどうなんだなんていう突っ込みは別としても、そもそも燃料が砂糖水で、電池全体が生分解性だとすると、何か本当に使用しているうちにバクテリアで分解されて、跡形もなくなってしまいそうな気がしてくる。。

確かに燃料電池は、携帯電話やノートパソコン用などの電源として期待できると思うし、燃料としてはメタノール水溶液などよりも、さらに砂糖水系の方が好ましいのは確かだろう。使用中に、砂糖水を補給するとか、砂糖水入りのカートリッジを取り替えるといった方法が可能になると、相当に便利だろうから大いに期待したいところが、果たして本当に実用化は近いのだろうか？

もっとも、この研究のスポンサーは米国防総省とのことで、軍事用ポータブル機器への応用が目的の１つとなっているようだ。要するに、電源のない戦地でも、樹液などの燃料が比較的容易に入手できるというところが魅力らしい。

運動によって脳細胞が増え、記憶力も向上？

ABC News（3/12）から。Study shows why exercise boosts brainpower

Exercise boosts brainpower by building new brain cells in a brain region linked with memory and memory loss, U.S. researchers reported on Monday.

Tests on mice showed they grew new brain cells in a brain region called the dentate gyrus, a part of the hippocampus that is known to be affected in the age-related memory decline that begins around age 30 for most humans.

The researchers used magnetic resonance imaging scans to help document the process in mice - and then used MRIs to look at the brains of people before and after exercise.

They found the same patterns, which suggests that people also grow new brain cells when they exercise.

運動により脳細胞が増加するという研究のお話。従来からマウスについては、記憶力と関係する、海馬（hippocampus）の歯状回（dentate gyrus）という部位で、運動によって新たな脳細胞が成長することが知られていたようだ。今回は、運動前後の脳の様子を MRI で観察し、ヒトの場合にも運動後に新たな脳細胞の成長が確認されたということらしい。

They recruited 11 healthy adults and made them undergo a three-month aerobic exercise regimen.

They did MRIs of their brains before and after. They also measured the fitness of each volunteer by measuring oxygen volume before and after the training program.

Exercise generated blood flow to the dentate gyrus of the people, and the more fit a person got, the more blood flow the MRI detected, the researchers found.

11人の健康な成人を被験者として、有酸素運動を3か月続けてもらい、その前後のMRI測定を行った結果、フィットネス効果が大きい人ほど、歯状回への血流が増える傾向があることがわかったというもの。マウスでも全く同様の血流の増加が観測されており、どうやら人間でも運動によって海馬の脳細胞が増えるのは確かだろうということのようだ。

同じニュースを扱っているWebMDによると、このエクササイズは、

The workout routine: Warm up for five minutes at a low intensity on a stationary bike or treadmill, stretch for five minutes, do 40 minutes of aerobic training (on a stationary bike, treadmill, stair machine, or elliptical trainer), and cool down and stretch for 10 minutes.

というもので、エアロバイクを中心とした１日１時間、週４回のルーチンを３か月続けたようだから、結構ハードと言えそうだ。さらに、エクササイズの前後で記憶力テストを実施した結果、その成績も確かに向上したようだ。

この研究を行ったコロンビア大学のリリースはこちら。

脳の研究は非常にホットな分野だし、海馬の歯状回はその中心となる部位であり、多くの研究が進められているようだ。歯状回での細胞の増加に関する話もたくさん見つかるかと思いきや、意外とそのものズバリの解説記事は見つからなかったが、東大の生命科学専攻の学生さんの優秀レポートが参考になる。

運動で記憶力が向上するのなら、スポーツ選手を始めとして定期的に運動をしている人と、運動習慣のない人を比べたら、差が見られても良さそうに思うが、個人差の方が大きいのだろうか？　もっとも、あまりハードな運動を続けると、海馬にも酸化ストレスによる障害が発生するという研究もあるようで、何事もやり過ぎはよろしくないようだが。。

今回の研究では、MRI 測定により、海馬の歯状回での細胞の増加を間接的に推定することができるようになったという、研究手法そのものにも意義がありそうだ。となると、エクササイズ以外でも色々と言われている、記憶力の低下防止や記憶力向上に良いとされているものが、実際にどの程度効果があるものなのか調べることも可能かもしれない。

今はやりの、単純計算などをひたすら繰り返す（？）「脳トレ」も、確かに普段あまり脳を使わない人にとっては、脳を使うという意味で効果はあるのだろうけど、単なる慣れによる成績向上も一緒になって過大評価されているのではないか？　という気もしないでもない。。　今回の身体全体を使ったエクササイズと、いわゆる脳トレと、どちらがより効果的なのか？　なんていう研究にも興味があるなあ。。

東アジアの地下に広大な海？を発見

Yahoo! Science経由で見つけた NewsLiveScience.com のニュース（2/28）から。Huge 'Ocean' Discovered Inside Earth

Scientists scanning the deep interior of Earth have found evidence of a vast water reservoir beneath eastern Asia that is at least the volume of the Arctic Ocean.

The discovery marks the first time such a large body of water has found in the planet’s deep mantle.

東アジアの地下の下部マントルの中に北極海の体積に相当する規模の膨大な量の水が貯えられていることがわかったとのこと。

The pair analyzed more than 600,000 seismograms - records of waves generated by earthquakes traveling through the Earth - collected from instruments scattered around the planet.

They noticed a region beneath Asia where seismic waves appeared to dampen, or “attenuate,” and also slow down slightly. “Water slows the speed of waves a little,” Wysession explained. “Lots of damping and a little slowing match the predictions for water very well.”

これは、過去に観測された60万個以上の地震波を解析することで明らかとなったもので、アジア地方の地下で地震波の減衰や減速が観測され、これは水が存在するという仮説を裏付けるものと考えられるらしい。

“That is exactly what we show here,” Wysession said. “Water inside the rock goes down with the sinking slab and it’s quite cold, but it heats up the deeper it goes, and the rock eventually becomes unstable and loses its water.”

The water then rises up into the overlying region, which becomes saturated with water. “It would still look like solid rock to you,” Wysession told LiveScience. “You would have to put it in the lab to find the water in it.”

Although they appear solid, the composition of some ocean floor rocks is up to 15 percent water. “The water molecules are actually stuck in the mineral structure of the rock,” Wysession explained. “As you heat this up, it eventually dehydrates. It’s like taking clay and firing it to get all the water out.”

The researchers estimate that up to 0.1 percent of the rock sinking down into the Earth’s mantle in that part of the world is water, which works out to about an Arctic Ocean’s worth of water.

地下に沈み込む岩石内の水分は、沈み込むと共に加熱され、やがて蒸発するものの、その一部は上層の岩石内に飽和状態で含まれることになるようだ。その量は局所的には15％にもなるようだ。アジア地区でマントル内に沈んでいく岩石中の水分は平均して0.1%程度と推定され、それが北極海と同等量の水分になるということらしい。

実際に、どの部分に水分が多く観測されたのかが、この絵でわかる。この図で赤い部分が異常に柔らかい領域で多量の水分を含むらしい。その中心はちょうど中国の北京の辺りとなるようだ。ちょっとわかりにくいが、日本の地下はむしろ平均よりも硬い（水分が少ない）領域となっているようだ。

地球内部の水分については、愛媛大学地球深部ダイナミクス研究センターの地球内部に水は存在するのか？に解説が載っている。これは、高圧実験により、マントル（上部マントルと下部マントルの境界のマントル遷移層）内に存在するカンラン石が数％の水分を含有しうることを明らかにしたもので、地殻が沈み込むときに海水が同伴してマントルまで運ばれることにより、マントルは結構な水分を含むのではないか、と推定している。

一方、こちらの研究成果では、さらに下部マントルにも相当量の水分が存在しえることを実験で明らかにしており、その水分は地球初期の水と推定しているようだ。

いずれにしても、地下に大量の水が存在しそうなことは従来から予想されていたが、今回の発表は、その大量の水分が地球のどこに存在するかを具体的に明らかにしたという点がポイントとなるようだ。マントル対流の際の地殻の沈み込みに同伴して海水が持ち込まれるのなら、海溝付近で水分量が多くなっても良さそうなものだが、あまりプレート境界の位置と水分の分布が一致していないように見える。　一方、この水が地球初期のものだとしても、中国内陸部の地下で水分が多いのを説明するのは難しそうだ。。

マントル内の水については、海水のマントルへの逆流や塩分地獄、そしてマントルの水５などに詳しい。

血液型別ヨーグルトって何だ？

NIKKEI NETで見つけた日経トレンディのヒット予測　07年の注目商品（４）血液型別ヨーグルトという記事から。

　なかでも市場に大きなインパクトを与えそうなのが、「血液型別ヨーグルト」だ。ある大学と某大手メーカーが研究を進めているようだ。すでに関連特許を共同で取得しており、ボランティアを募っての効果検証、安全性試験などの応用研究も進んでいるもよう。早ければ07年秋には市場に投入されるだろう。

　血液型別ヨーグルトが優れるのは、乳酸菌が従来品より腸にとどまりやすいと期待される点。多くの乳酸菌は腸への付着性が弱く、すぐに体外排出されるといわれるが、腸内に乳酸菌がとどまれば、持続的に整腸作用などの健康機能が期待できる。

　乳酸菌が腸にとどまるには、乳酸菌の表面にある糖たんぱく質を認識するレクチンが、腸管上皮細胞から分泌されるムチンという糖と結合することが必要。ムチンはABO式の血液型によって特性が異なるという。

　研究ではこれを生かし、Ａ型の特性を持つムチンには強くくっつくが、Ｂ型やＯ型のムチンにはくっつきにくいなどの性質がある乳酸菌を特定。血液型別に付着性が強い乳酸菌を複数選び出し、Ａ型乳酸菌などと命名している。これをヨーグルトに応用すれば、血液型別ヨーグルトを作ることもできるはずだ。

血液型別ヨーグルトって、もしかして血液型占いとか血液型性格判断のような怪しげなものかと思いきや、どうやらまともな科学的根拠のある製品らしい。記事には乳酸菌が腸の表面のムチンと結合する様子がイラストで解説されているが、要するにＡ型、Ｂ型などのヒトの血液型別に腸に留まりやすい特定の乳酸菌が見つかったということらしい。

ある大学と某大手メーカーなんてもったいぶっているけど、特許を取得しているのならすぐに見つかるだろうと思って探してみると、「乳酸菌」and「血液型」でヒットしたのは、ただ１件、特開2004-101249「プロバイオティクス乳酸菌のスクリーニング方法」だけ（少なくともこの特許はまだ登録されていないようだけど）。出願人は明治乳業株式会社と財団法人糧食研究会、発明者に東北大学の齋藤忠夫教授他のメンバーが名を連ねている。この特許明細書によると

近年、ヒト大腸ムチン（ｈｕｍａｎ　ｃｏｌｏｎ　ｍｕｃｉｎ：ＨＣＭ）を構成する糖鎖の化学構造が、ＡＢＯ式血液型により異なることが報告（例えば、非特許文献１参照。）された。この科学的事実は、血液型が異なれば各人の消化管ムチンの糖鎖構造も異なり、そこに付着増殖するプロバイオティック乳酸菌の種類が異なることを強く示唆している。

本発明により、表面プラズモン共鳴スペクトルを利用したＢＩＡＣＯＲＥによる、新機能をもったプロバイオティクス乳酸菌株の、新規なスクリーニング方法が提供された。本発明により得られた乳酸菌株は、ＡＢＯ血液型別に腸管付着性の高い乳酸菌であり、当該乳酸菌を用いて個人レベルに対応したオーダーメードの血液型別機能性ヨーグルトをはじめ、新しいプロバイオティクス食品、あるいは消化器プロバイオティクス、例えば感染症（歯周病、虫歯、慢性胃炎、胃十二指腸潰瘍、胃癌、腸管出血性大腸炎、溶血性尿毒症症候群、脳症、食中毒、偽膜性大腸炎）、アレルギー疾患（食物アレルギー、アトピー性皮膚炎、気管支喘息）、炎症性腸疾患（Ｃｒｏｈｎ　病、潰瘍性大腸炎）などの疾患の予防又は治療用食品の提供を可能とする。

と書かれているから、新聞記事とほぼ一致する内容のようだ。探してみると、齊藤先生は、東北大のサイエンスカフェで、これに関連する講演をされているようだ。

ところで、この特許に出てくるプロバイオティクスという言葉、最近よく耳にするけど、どんな意味かと改めて調べてみるとAll Aboutにあるように、抗生物質 antibiotics に対する言葉と考えるとわかりやすそうだ。「プロバイオティクスとは、腸内フローラのバランスを改善することにより、宿主（人間）に有益な作用をもたらす生きた微生物」と定義されているらしい。

一方、今回の血液型別乳酸菌を理解するためのもう１つのキーワードであるムチンについては、こちらが詳しい。要するに腸の表面粘膜を保護する粘液の主成分である糖たんぱく質のこと。

いろいろ探していたら、この血液型別乳酸菌のことについての、比較的わかりやすい解説記事が見つかった。

ところで、この血液型と相性の良い乳酸菌を含むヨーグルトだが、実際に食べたときに、どの程度の効果があるものなのだろうか？　最近は乳酸菌も差別化が激しいようで、ヨーグルトの広告を見ても植物性乳酸菌だから腸で生き抜くとか、腸まで生きて届く乳酸菌とかそれぞれいろいろな宣伝をしているけど、この血液型別乳酸菌もちゃんと腸まで生きて届いてくれるのかな？　これらの乳酸菌同士をきちんと比較したデータがあると面白そうだけど、食生活の影響も大きそうだし、個人差が大きすぎてよくわからないという結論が待っているのかもしれない。。

それにしても、こういう商品が大々的に宣伝されると、これに便乗してというか、勝手に連想して、血液型別○○ってのがまたまた流行するんではないかという嫌な予感もしないではないのだが。。　それ以前に、結果として店のレジで自分の血液型を告白しちゃう状況になってしまうのも何だかなあ。。

使い捨て体温計テンパドットは意外と優れもの？

NIKKEI NET（12/6）で見つけた新製品。スリーエムヘルスケア、使い捨て体温計・舌下用とわき用の２種

　医療用製品の製造・販売を手掛けるスリーエムヘルスケア（東京・世田谷）は5日、使い捨て体温計「３Ｍ〈テンパドット〉ディスポーサブル体温計」＝写真＝を同日発売したと発表した。舌下用とわき用の２種類。医療機関のほか、感染防止対策や災害時の備蓄用として自治体や交通機関などにも売る。初年度の売り上げ目標は5000万円。

　長さ91ミリメートル、幅9ミリメートルのプラスチック製体温計。温度を感じると変色するドット部分が体温を0.1度刻みで表示する。セ氏35.5―40.4度まで検温できる。衛生的で、災害時などでの感染防止にも役立つとしている。

　希望小売価格は舌下用（1箱250枚入り）が4500円、皮膚に張り付けるわき用（同80枚入り）が3600円。

というもので、今の日本の平常時ではピンと来ないものがあるものの、場所や状況によっては使い捨ての体温計が大活躍する事態も想定できないでもない。まあ、使い捨てというと、このご時世だと何だか悪者っぽく感じさせないでもないのだが。。　プレスリリースによると、使い捨て体温計は過去に日本国内でも発売されていたが現在は他にはないとのこと。このスリーエムの製品は欧米では既に使われているらしい。

3Mのサイトで情報を探すと＜テンパドット＞ディスポーザブル体温計というページが見つかったが、あまり詳しい情報がない。この体温計には、体温に応じて色が変化する小さな素子（ドット）が50個搭載されていて、温度測定精度は何と 0.1℃というから驚きだ。この写真で見ると、色がベージュからブルーにかなり鮮明に変化するようだ。

ちなみに、熱によって色が変化する温度指示計には、可逆性のものと非可逆性のものがあり、塗料やラベルなどいろいろな形態のものが実用化されている。例えばここやここにはいろいろな製品がリストアップされている。よく見るのは液晶を使った製品でこんなものはどこかで見たことがあるだろう。

しかし、これらの製品の温度表示精度はせいぜい±1℃とか、表示温度の±1%といったレベルのようだ。一方、今回の体温計の場合、±0.1℃（約±0.3%）である。測定精度の検討結果については、Medscapeにアブストラクトが掲載されており、確かに医療現場で実用になる水準にあることが実証されているようだ。

こんなに高精度で色が変化するとは、一体どんな材料を使っているのか気になって、本家アメリカの3Mのサイトで探してみても製品カタログぐらいしか見つからなかった。そこで、特許を検索してみた結果、US6,420,184とUS2002-018512が見つかった。このうち前者は対応特許が日本に出願されており特開平8-68701で公開されている。（最近は特許電子図書館で特許明細書がPDF形式でダウンロードできるのでとても便利になった。）

この明細書を見ると、この温度計は o-クロロニトロベンゼンと o-ブロモニトロベンゼンの固溶体を基本構成としており、その組成を精密に調整することで、固体から液体へと変化する温度（融点）がちょうど人間の体温近辺となるように調整しているようだ。固体状態では不透明で液体状態では透明となることを利用し、色素などの添加物を加えて固体状態と液体状態で色を明確に識別可能としているらしい。この系の融点は0.1℃刻みにできるほど組成敏感ということなのだろうか。

固体→液体への相変化を利用するため、原理的には可逆的な変化であり、そのままでは身体から離した途端に固体に逆戻りしてしまい、体温計として使えない。そこで、この発明では過冷却現象を利用することで、体温を読み取る程度の時間は凝固点以下の温度でも液体状態を保つような工夫がなされている。

これはなかなかの優れもので、使い捨てにするにはもったいない技術ではなかろうか？　というか、実際にはこういう原理なので、再利用しようと思えばできるわけで、実際保管の際に高温に触れて色が変わってしまった場合には、フリーザーで十分に冷却して温度指示をリセットすることで使用可能ということらしい。目的のひとつが感染予防なわけだから、もちろん再利用することは推奨されないのではあるが。。

それにしても、こんなに精密に温度測定が可能なものならば、体温計以外でもいろいろと使い道がありそうだが、どうなのだろう？　もっとも、0.1℃単位で正確な温度を測定する必要がある用途は結構限られているし、大抵そんな場合に測定したいのは容器内部の温度だったりするんだろうけど。。

ゴシポール・フリーの遺伝子操作ワタ

NATIONAL GEOGRAPHIC.COMの記事（11/20）から。Toxin-Free Cottonseed Engineered; Could Feed Millions, Study Says

A toxic chemical has been mostly removed from cottonseeds, potentially turning an underused agricultural product into a food source for hundreds of millions of people, according to a new study.

"The world grows cotton for fiber not for seed," said Keerti Rathore, a researcher at Texas A&M University in College Station who helped spearhead the work.

"Few realize, however, that for every pound [0.45 kilogram] of cotton fiber, the cotton plant produces 1.65 pounds [0.75 kilogram] of seeds that contain 21 percent oil and 23 percent of a relatively good quality protein."

Some 48.5 million tons (44 million metric tons) of cottonseed are produced annually, much of it by 20 million farmers in Asian and African countries with high rates of malnutrition and starvation, the study authors write.

ワタの実（綿実）に含まれている有毒化合物を除去することに成功したとのこと。現在は有効に使われていない綿実が食べられるようになれば、数億人もの人口を養う食料となるかもしれない。綿は主として繊維用途で使われており、1.0kgの綿繊維を得る際には1.65kgの綿実が副生し、綿実は21％の油と23％の良質なたんぱく質を含んでいるらしい。現在世界中で年間4400万トンの綿実が生産されているので、1000万トンのたんぱく質が新たに食用となる可能性があることになる。

But nutrient-rich cottonseeds are unfit for human consumption because of a noxious chemical called gossypol, a toxin with properties that keep bugs at bay and cause health problems in humans and many animals.

Currently cottonseeds are used to make feed for cows, which can handle gossypol, thanks to special microbes in their stomachs.

But now the research team has found a way to genetically engineer cottonseeds that barely produce gossypol, possibly making the seeds fit for human menus.

"Global cottonseed production can potentially provide the protein requirements for half a billion people per year," the team reported in tomorrow's issue of the Proceedings of the National Academy of Sciences.

綿実はgossypol（ゴシポール）という有害な化合物を含んでいて、これが虫から綿を守っているのだが、ゴシポールはヒトにとっても有害なため食べることができない。ただし、牛は胃の中の特別な微生物がこれを無害化してくれるので、綿実は牛の飼料にしたりしているらしい。で、今回の研究では遺伝子操作により、綿実中にほとんどゴシポールを作らないようにできたとのこと。

ゴシポールについては、ここやここにまとまっている。ワタについては、深山毒草園：毒草一覧やWikipediaを参照されたい。岡村製油の説明によると、ワタから取れる綿実油は高級な食用油のようだが、ゴシポールを化学的に除去するような精製処理を行っているらしい。

The recent research used a technique called RNA interference (RNAi) to suppress the biochemical pathways that produce gossypol in cottonseed tissue.

The team created a hybrid gene that was then driven by a "seed promoter" - a natural device that guides genetic expression and that, in this case, limited the effects of the genetic tinkering to the seed only.

The process rendered cottonseeds with 98 percent lower levels of gossypol while leaving levels of the toxin in other parts of the plant untouched.

"The RNA mechanisms only work on the seeds, so that the leaves still contain gossypol and discourage insects from chewing them," study co-author Rathore said.

"If you knock it out throughout the plant, [the cotton] is more susceptible to diseases."

今回の遺伝子操作は、いわゆる遺伝子組換えではなく、RNAi（RNA干渉）という手法が用いられたとのこと。特定の遺伝子の発現を抑制する手法で、これによりゴシポールが綿実の中には含まれず、葉や茎などには従来のまま残っているという改良種ができたようだ。従って、害虫に対する耐性は残したまま、綿実はヒトが食べられるようになることが期待できるわけだ。実際には綿実から綿実油を取った後の、現在は飼料や肥料となっていた部分を直接ヒトの食料にすることを想定しているようだが、この記事では実際に食べてみたのかどうかについては言及していない。まともな味なのか？

まだ、この特性が何世代も安定しているものなのかどうか、本来の目的である綿花の生産に影響がないのか、そして遺伝子操作による悪影響はないのか、など課題は多いようだが、地球規模での来るべき食糧危機に対する対応の選択肢の１つになるかもしれない。

世界一硬いダイヤモンドとは？

日本経済新聞（11/15）企業2面の記事。（NIKKEI.NETには掲載されていないようだ。）

超高硬度ダイヤ高品質で大きく　愛媛大と住友電工、工具への応用期待

　愛媛大学は14日、住友電気工業と共同で世界で最も硬いダイヤモンド「超高硬度ナノ多結晶ダイヤモンド（NPD）」の大型化、高品質化に成功したと発表した。直径5ミリメートルと従来の5倍程度になり、炭素の残留物などの不純物を少なくし、割れ目もなくしたという。超微細加工が求められる切削工具などへの利用を見込んでいる。

　愛媛大地球深部ダイナミクス研究センターの入舩徹男教授らと住友電工エレクトロニクス・材料研究所などが共同で研究した。

　入舩教授らは2003年、高温でも高い硬度が維持されるNPDの製造に成功した。このときは直径が1ミリメートル程度。形もいびつで均質ではなかった。NPDを作製するための超高圧装置の改良で大型化・高品質化につなげた。

　入舩教授は12月に、米地球物理学連合の学会で成果を発表する予定。

ということで、ダイヤモンドのナノ粒子の多結晶体のようだが、世界で最も硬いダイヤモンドというのは本当なのだろうか？　新聞記事にはこの超高硬度ナノ多結晶ダイヤモンドの写真が掲載されているのだが、これで見る限りは、とても多結晶体とは思えないような透明なペレット（円板）状である。

調べてみると、愛媛大のニュースでナノ多結晶ダイヤモンドの大型化・高品質化に成功という記事を見つけた。このナノ多結晶ダイヤモンド（ヒメダイヤと呼ぶようだ）に関しては、今年の6月の時点で既に直径4mm程度の多結晶体が得られているようだが、今回はさらに技術が進歩したということなのだろうか？　ヒメダイヤの製造方法については、この記事からリンクされている新聞記事にもある程度記載されている。人工ダイヤの製造時に従来使用されていたコバルトやニッケルなどの金属を使用せず、高純度グラファイトだけを原料として、2300℃、15～18万気圧の高温・高圧で製造するようだ。また、生成するダイヤモンドの多結晶体の粒子径は10～30nmということで、ナノ多結晶という呼び名にふさわしいものだが、これだけ粒子が微細であるからこそ、バインダーとなる金属などを含まないのに高強度な焼結体ができたということだろうか？

ダイヤモンドは最も硬い物質とはいえ、単結晶の場合には方位によって硬度が異なるのだが、この多結晶体ではどの方向でも単結晶ダイヤの最高硬度を示すということらしい。普通に考えれば、単結晶ダイヤの方位別の硬度の平均値に近い値を示しそうなものだが、何故に全方向で最高硬度を示すんだろう？

探してみると、住友電工の技術雑誌、SEIテクニカルレビューに高純度ナノダイヤモンド多結晶体の合成とその特徴という記事を見つけた。これによると、

一般に、単結晶材料を変形させた場合、面すべりによる塑性変形で転位が伝搬したり、劈開割れによりクラックが進展したりする。しかし多結晶体材料では、この粒内での転位やクラックの進展は、原子配列が不連続である粒子界面（粒界）で阻止される。粒子間結合が十分である場合、粒界が多い微細結晶粒体ほどこの効果が顕著となり、硬度や強度、靭性が向上する場合がある。このような結晶粒微細化による強化は金属材料ではHall-Petch の関係としてよく知られている。

今回の高純度ダイヤモンド多結晶体は、直接変換と同時に粒子同士を結合させる焼結プロセスによるため、粒界に介在物や不純物を含まず、粒子間結合は十分強固である。そして前項で述べたように、非常に微細な粒状あるいは板状のダイヤモンドが緻密に組織を形成しており、粒界面積が極めて大きい。このため、上記の微細化強化効果が有効に作用して、単結晶と同程度以上の非常に高い硬度を示したと考えられる。

とあり、全方位で超高硬度を示すのは、微細化強化効果というもので説明されるようだ。何しろ、硬度を測定する際に、あまり強い力を掛けると圧子が破損してしまうようなので、硬度測定も大変そうである。というか、このヒメダイヤを加工するためにはヒメダイヤの工具を使う必要がありそうだし。。　まあ、逆に単結晶ダイヤや従来の多結晶ダイヤなどを加工する際には、このヒメダイヤを使用すると結構コスト削減できるということになるのだろう。。

レスベラトロールが寿命を延ばす？

Yahoo!ニュース経由の時事通信の記事（11/2）から。高カロリーによる寿命短縮防止＝ブドウ成分、マウスで効果－国際チーム

　ブドウや赤ワインなどに含まれるポリフェノール類の「レスベラトロール」を、脂肪分が多い餌に加えてマウスに与えると、高カロリーによる体重増加や寿命短縮を防ぐ効果があったと、米ハーバード大などの国際研究チームが2日、英科学誌ネイチャーの電子版に発表した。人間でも効果が確認されれば、肥満に悩む人に朗報となりそうだ。

赤ワインのポリフェノールが健康に良いって話は以前から聞くけど、今回の研究成果はそれとはちょっと違うらしい。赤ワインが健康に良いというネタは探すといくらでもあるけど、例えば日経BPnetの記事がよくまとまっているようだ。フランス人が高脂肪の食生活にもかかわらず動脈硬化などでの死亡率が低いという「フレンチ・パラドックス」を解く鍵が赤ワインにあるのではないかという話だが、アントシアニンやフラボノイドなどのポリフェノールの持つ抗酸化作用が心臓病やがんなどの予防に効果があるとされている。

一方、今回の研究成果はマウスが対象で、ポリフェノールの中でもレスベラトロールという化合物を高脂肪の食事と共に与えると、体重増加や寿命短縮に対する効果を示したということらしい。探してみると、MedPage Todayに詳しい情報が載っている。

Researchers here say that padding the diet with resveratrol, a compound in the skin of grapes and in red wine, lets mice eat a high-calorie Big Mac-style diet without suffering many of the associated ill effects -- except to get fat.

Compared with animals on the same diet without the compound, the resveratrol-fed mice gained weight but lived longer, remained healthier, and had livers, blood vessels, and muscle tissue that was similar to those seen in mice fed an ostensibly healthier diet.

ということで、マウスにビッグマックのような高カロリー食を与ると、レスベラトロールを一緒に与えたマウスは高カロリー食起因の病気に罹りにくく、長生きするし、肝臓などの組織も健康を保つことがわかったということらしい。ただし時事通信の報道とは異なり、体重増加は防げないようだ。。

For the study, the researchers took year-old mice -- equivalent to about 40 in people -- and fed them either a standard healthy diet, a diet in which 60% of calories came from fat, or the high-fat diet with the addition of 22.4 mg/kg of resveratrol per day.

The dose is higher than that found in wine or other foods (a glass of red wine has only 0.3% of the relative resveratrol dose given to the gluttonous mice), but could be achievable in humans as a dietary supplement.

実験でマウスに与えたレスベラトロールは毎日体重 1kg当たり 22.4mgだから、体重60kgに換算すると 1.2g程度。グラスワイン1杯に含まれるレスベラトロールはこのマウスに与えた量の0.3%に過ぎないとのこと。ワインを毎日300杯飲むのは到底無理だし、アルコールでとんでもない事になるのは目に見えているので、レスベラトロールをサプリメントで摂取することを想定しているらしい。

実験の結果、遺伝子の発現パターンに違いが出てくることもわかったようだし、この化合物がどのように作用するかのメカニズムもある程度推定できるような結果が得られたようだ。ここにも書かれているように、2003年頃からレスベラトロールは酵母やハエなどではSir2という遺伝子に作用して寿命を大幅に延ばす効果が確認されて注目を浴びていたが、今回は哺乳類でも同様の効果が認められたことに価値があるということのようだ。

レスベラトロールについての従来の知見は、王壮快の医療健康日記にも書かれている。化学式は trans-3,5,4'-trihydroxystilbene)、C14H12O3 で、その構造は有機化学美術館でも紹介されている。

もっとも、通常の食事との組合せでどうなるのか、ヒトにも効果があるのかどうか、副作用はないのか、などまだまだ不明点も多いので、サプリメントや薬としてヒトに適用するのはまだ先の話となりそうだ。もっとも、もしヒトにも同様の効果があるとしても、高カロリーの食生活を容認するようなサプリメントというのもどうかと思うけど。。

いずれにしても、ボジョレーヌーボーだとかクリスマスの季節も近いので、ワイン業界にとってはとてもタイムリーで、格好の宣伝材料となりそうだけど、残念ながらこのニュースは日本ではあまり報道されていないようだ。

透明マントの正体は？

asahi.comの記事（10/19）から。透明マント実現できる？　「見えなくする」理論確認

　かぶれば姿が見えなくなる「透明マント」実現の第一歩？――米デューク大など英米の研究グループが、特殊な微細構造の金属素材で物体を囲うことにより、物体に当てた電磁波を反射させずに裏側へ迂回（うかい）させる実験に成功した。ものが見えるのは、電磁波の一種である光が当たって反射し、目がその反射光をとらえるからだ。この反射がなければ何もないように見えるはず、という発想を確かめる試みだった。１９日発行の米科学誌サイエンスに論文を発表する。

　実験の基となった発想は、欧米の別の研究グループが今年５月、「理論的には物体を見えなくする素材は作れる」と同誌に発表した。物体から反射光が返らないと、目が物体の存在を認識できず、あたかも物体が透明になったようにみえる、との理屈だ。

　今回のグループは、物体に当てた電磁波をねじまげて反射させずに、裏側へ迂回させるような特殊な構造の素材を考案。その素材で囲んだ直径約１０センチの銅製の円筒に電磁波を当て、反射を大幅に抑えるのに成功した。

　完全に見えなくするためには、反射する光のすべての波長を迂回させる必要があるため、今回の実験成果のままでは「透明マント」の実現は遠い。ただし、レーダーを無力化する技術に応用するため、米軍が研究しているとも言われている。

以前も、透明マントのニュースを見たことがあるが、それはTech総研にあるように、背景を撮影した画像を投影する方法だった。　しかし、今回のものは光が物体を迂回することで見えなくするというものらしい。それにしても、「電磁波をねじまげて反射させずに、裏側へ迂回させるような特殊な構造の素材」じゃ何にもわからないぞ。。　同じニュースを扱ったMSN毎日インタラクティブのニュースでも「銅を含む特殊な人工素材」としか紹介されていない。。　Science Magazineの今週のハイライトによると、

D. Shurigらは、メタ物質（ナノ構造を操作して電磁特性を微調整できる人工の合成物）を使って、電磁放射線が排除、回避され、あたかも存在していないような空間を作り出した。Shurigらは、マイクロ波周波数帯域で作動するよう設計された人工構造のメタ物質で構成された「透明マント」中に銅製の円筒を「隠す」という方法で遮蔽メカニズムを作り出した。透明マントは隠した物体から発せられる散乱を減少させると同時にその影を減少させることで、物体を自由空間のごとき状態にする。透明マントは不完全でまだ二次元レベルに過ぎないが、後方散乱（反射）および前方散乱（影）双方を減少させることができる。

ということで、どうやらメタ物質がキーのようだ。メタマテリアル（メタ物質）といえば、以前このブログでも物質界面での反射を消す新奇光学素子というエントリで紹介している。これは物質界面での反射を消すものだったが、今回のものは物質による電磁波の散乱や反射を抑制するものなので、確かに親戚という感じだ。

さて、Scientific America.comにInvisibility Cloak Sees Light of Dayに詳しい記事が掲載されている。（この場合には「透明」は"tranparent"ではなく"invisible"なのだな）

A metamaterial is a composite structure, built of metal rings and wires embedded in fiberglass, that makes light behave in weird ways. Metamaterials can be used, for example, to bend light sharply or to focus it to a higher resolution than is normally possible. More recently, researchers pointed out that the technology should make it possible to construct spheres or cylinders capable of cloaking an object almost perfectly from detection by a single wavelength of light. When light strikes a metamaterial it causes the electrons in the metal pieces to vibrate; these vibrations in turn affect the speed of the light. A metamaterial shell with the right gradient of metal elements should cause light of a particular wavelength to wrap around the shell's interior.

ガラス繊維に金属リングと金属線を埋め込んだような構造で、光がメタマテリアルに当たることにより金属部品中の電子が振動し、この振動が光に与える影響をうまく利用して、特殊な効果を生み出すように設計された材料ということらしい。この記事には実際の透明マントの実験結果が載っているけど、うーむむ、まだ先は長そうだ。。。

このニュースも欧米のニュースサイトではかなり詳しく、丁寧に説明されている。「特殊な素材」などという表現ではなく、メタマテリアルという人工素材によって電磁波を制御して物体を見えなくするということを、わかりやすく説明しようとしている。例えばBBC NEWSなどを朝日や毎日の報道と比べると、日本の科学報道の貧しさが非常に際立って見える。。

波長が長い方がメタマテリアルを作製するのが容易（メタマテリアルの構造は波長以下でなくてはならない）なので、まずはレーダーなどに対応した軍事用を中心にいろいろな応用が考えられているようだ。いずれは可視光にも対応したいというわけだが、単一波長だけではなく、可視光領域の波長全体に対しても透明化が可能なのだろうか？

ホンダの新しいディーゼル排ガス浄化システムは超スグレモノ

asahi.comのニュース（9/25）から。ホンダ、次世代ディーゼルエンジンを公開

　ホンダは世界で最も厳しいといわれる米国カリフォルニア州の規制をクリアした「次世代型ディーゼルエンジン」を報道陣に公開した。エンジンの触媒内でアンモニアを生成することで、窒素酸化物（ＮＯｘ）の排出量を大幅に削減することに成功したという。３年以内に新型ディーゼルエンジンを搭載した車を米国で販売するのが目標だ。

　ディーゼルエンジンの利点は、ガソリンエンジンに比べて燃費が良く、二酸化炭素（ＣＯ２）排出量が少ないことだ。このため、地球温暖化問題の観点からＣＯ２を抑制するのに有効性が高いと見られている。欧州では今も自動車エンジンはディーゼルが主流だ。基準が厳しい米国で新エンジンの販売にこぎつければ、欧州や日本での販売も可能になる。

　ホンダの次世代型ディーゼルエンジンの触媒は２層から成り、下の層が排出ガス中のＮＯｘを吸着。それを排出ガス中の水素と反応させてアンモニアを作りだす。上の層ではそのアンモニアと別のＮＯｘを反応させて無害な窒素に変える。

　ディーゼルエンジンではこれまでアンモニアを作るのに尿素を使うのが主流で、尿素が足りなくなると補充する必要があった。

ディーゼルエンジン排ガスのNOx分解に使用する還元剤として、排ガスから合成したアンモニアを使用？　排ガス中に水素なんて含まれていないだろうし、一体どうなっているんだろう？

HONDAの広報発表、新開発ＮＯｘ触媒を採用した新世代ディーゼルエンジンを開発には触媒上での反応の模式図が載っているが、リッチバーン時の排ガス中のCOとH2OからPt触媒上で水素を合成し、これと吸着させていたNOxからアンモニアを合成し、さらにこれをNH3吸着層に貯え、次のリーンバーン時に排ガス中のNOxとNH3を反応させて、NOxを窒素に分解してしまうようだ。こんな複雑な反応をきちんとコントロールできるのだろうか？　システム構成図を見ると、エンジンからの排ガスは最初に酸化触媒でCOとHCを酸化分解除去することになっているけど、後のNOx分解触媒層で水素を合成するためには適度なCOを供給する必要があるわけで、これまた結構複雑な制御を必要としそうに思える。Responseニュースによると、

ホンダは25日発表した新型ディーゼルエンジンのNOx（窒素酸化物）触媒について、システム全体や材料などについて国内外に特許出願した。10月には海外の学会で発表し、技術の詳細を公表する。

福井威夫社長は、このNOx触媒に関して同業他社からの技術供与要請があれば「適正な価格で供与させていただく」と述べ、製品や技術の供与に応じる考えを示した。

ということで、詳細は10月に発表されるとのことだが、他社への技術供与も視野に入れているということで、かなりの自信を持っていることが伺える。

特許電子図書館で本田技研の特許をざっと検索してみた結果、今回の技術と関連していそうな特許として特開2005-214098が見つかった。この特許は排ガスからのアンモニア合成とこのアンモニアによるNOx分解を行う排ガス浄化システムの制御方法に関するものだが、明細書中にはNOx浄化触媒、および触媒上で起こる反応について、以下のようなことが記載されている。

NOx浄化装置は、アルミナ（Al2O3）担体に担持された、触媒として作用する白金（Pt）と、NOx吸収能力を有するNOx吸収剤としてのセリア（CeO2）と、排気中のアンモニア（NH3）を、アンモニウムイオン（NH4+）として、保持する機能を有するゼオライトとを備えている。

・リッチ側の反応
　　　CO + H₂O -> CO₂ + H₂
　　　2NO₂ + 7H₂ -> 2NH₃ + 4H₂O
　　　2NO + 5H₂ -> 2NH₃ + 2H₂O

・リーン側の反応
　　　4NH₃ + 4NO + O₂ -> 4N₂ + 6H₂O
　　　2NH₃ + NO + NO₂ -> 2N₂ + 2H₂O

この明細書には触媒についてはほとんど記載されいないし、探してみた範囲ではこのシステムで使用する触媒についての特許も見当たらなかった。Responseのニュースからすると、そのものズバリの特許はこれから公開されるのかもしれない。

自動車排ガス浄化触媒は、単純な酸化触媒から、酸化と還元を組み合わせた三元触媒に、さらにトヨタのNOx吸蔵触媒やダイハツのスーパーインテリジェント触媒へと進化し、一つの触媒がより多機能でスマートなものへと発展してきた。今回のホンダの触媒は、さらにその延長上ということになるのだろうけど、NOxからアンモニアを合成し、このアンモニアでNOxを還元するというのは、本当にスグレモノという印象だ。

何年も前の話だけど、いわゆる触媒研究者や触媒屋さんは、いかにして酸化雰囲気でNOxを分解するのかという方向で開発を進めていたような気がする。でも、自動車屋さんは異なる機能を持つ複数の成分を複合化した「触媒システム」を設計することで問題を解決したと言えそうだ。トヨタがNOx吸蔵触媒を実現させたのにも驚かされたけど、今回の技術なんか更に数段複雑で、アイデア段階で「そんなこと無理だろう！」と却下されてしまいそうな気もするのだが、それを自動車に組み込むシステムとして実用化してしまったというのだから恐るべしだ。。

＊ディーゼル乗用車の市場動向、技術動向、経済性、環境影響などについては、経産省の調査報告書が非常に詳細でよくまとまっているようだ。

「うるう秒」を廃止して「うるう時間」に

NIKKEI NETの記事（9/7）。「うるう秒」廃止し「うるう時間」変更案が浮上

　地球の自転が24時間よりわずかに長いことから生じる時刻のズレを修正する「うるう秒」を廃止し「うるう時間」に変更する可能性が高まっている。国際電気通信連合（ＩＴＵ）の作業部会で2007年9月にも合意し、正式決定を目指す。実施時期は10年以降になる見通しだ。

　世界の標準時間は精度の高い「原子時計」で決めているが、地球の自転は24時間よりわずかに長くなっているため差が生じてしまう。そこで「うるう秒」として標準時間に1秒を加えて調整することがある。06年1月1日にも午前9時前に「午前8時59分60秒」という時間を加え、7年ぶりに時計を1秒間遅らせる調整をした。1972年に「うるう秒」を設けて以来、これまで23回の調整をしている。

何故か、日経新聞以外だけが報道しているニュースだが、ちょっと面白い話なのでメモしておこう。これだけだと何故そんな大胆な変更を考えているのかわからないのだが、朝刊の記事によると

　こうした調整は手間がかかる。NTTは時報で午前9時の100秒前から1秒を百分の一秒ずつ長くした。電子機器などの時計を調整する手間がかかるほか、誤作動の原因となる恐れもある。電子商取引などで時刻の正確性などを第三者として証明するタイムビジネス事業者の中には一時的に運用を停止したところもあったという。うるう秒廃止後は、まとめて1時間調整する「うるう時間」に切り替える予定だ。

ということで、「うるう秒」は調整に手間がかかるし、トラブルの原因となるので、できるだけ調整の頻度を減らしたいということだろう。それにしても、1時間もずれちゃって大丈夫なのだろうか？

「うるう秒」については、Wikipediaの記述が充実している。うーむ、そもそも「うるう秒」とは徐々に地球の自転が遅くなっているために必要なのだと思いきや、少なくともここ数十年で見る限りは特に自転が遅くなってきているわけではなく、むしろ最初から原子時計の1秒と地球の自転から求めた1秒に微小なずれがあるのと、自転の速度の揺らぎのためと考えた方が良いようだ。知らなかった。。　確かに今年の元旦の「うるう秒」の前は7年間も調整が不要だったわけで、このページのグラフで見てもその傾向は一目瞭然だ。

では、「うるう秒」を「うるう時間」に変えるとどうなるのかだが、閏秒のページの記述を参考にすると、原子時計に基づく世界協定時協定世界時（UTC）と地球の自転に基づく世界時（UT1）との間のずれが1時間となるのは、1000年程度先！の出来事となりそうだ。地球の自転速度がどんどん遅くなれば多少はこれよりも早くなるだろうけど、それでも数百年も先の話なのは間違いない。

ということで、「うるう秒」を入れる制度をやめて「うるう時間」を入れるというのは、実質的には対応を先送りするってことに等しいだろう。1000年も先のことなんか誰にもわからないだろうし。。　100年先だと約36秒程度のずれとのことなので、普通の生活には何の影響もないといっていいだろう。さすがに1000年先ともなると、原子時計が1時間先に進んでしまうということなので、太陽が今よりも1時間早く出て、1時間早く沈むということになり、丁度サマータイムを入れたような感覚になるのかな。まあ、1000年も先のことを心配しても仕方ないけど。。。

新聞も、こういうニュースを伝えてくれるのはありがたいのだが、どうせなら「うるう時間」を入れるのは何年先になりそうか、ということまで合わせて伝えてくれると、これが自分たちにどういう影響があるのかを判断できるので、より親切だと思うのだが。。

改札機に組み込む爆薬探知装置

日本経済新聞の9/4朝刊、科学面の記事。ネット上には載っていないみたいなので、手書きで。

テロ防止へ新型爆薬検出、切符などの付着物分析、東大・三菱重

　東京大学の越光男教授と三菱重工業は、ここ数年テロによく利用される新型爆薬「過酸化アセトン」を検出し、爆発物の有無を探知する技術を開発した。この爆薬は原料が入手しやすく簡単に合成できるが、通常の爆薬と分子構造が違い、従来の探知装置では検出できなかった。新技術は検出に約１分かかるが、瞬時にできるよう改良、空港や駅向けに３年後目標に実用化する。

　過酸化アセトンは塩酸や硫酸、過酸化水素（オキシドール）など市販の薬品を混ぜるだけで合成でき、爆発しやすい。中東で頻発する自爆テロのほか、昨年７月にロンドンの地下鉄やバスが爆破された同時テロでも使われた。今年８月に発覚した英航空機テロ未遂事件でも、容疑者の自宅から原料がみつかったとされる。

　新技術は爆薬から揮発してテロリストらの手荷物や切符に付着した特定の成分を分析する方法。地下鉄や航空機に乗り込むときに通る改札機に探知機を組み込んで使うことを想定している。焼却場の排ガスに含まれる微量のダイオキシン濃度などを測定する手法を応用した。

　具体的には、切符などに付着した爆薬成分を加熱して蒸発、紫外線よりも波長が短くエネルギーの大きな真空紫外線を照射する。検出に必要な爆薬分子のイオンだけを効率的に取り出し、たんぱく質などを調べるのに使う質量分析装置で爆薬成分を特定する。

　三菱重工は２００７年までに空港や駅の改札機に組み込んで使えるような小型装置を試作する。単独技術では見落としもあるため、車載レーダーに使うミリ波で爆発物を探知する技術も並行して開発を進める。両技術を組み合わせて、探知精度を９９％以上に高める。（後略）

アメリカの空港などでは最近、荷物を布で拭き取って、その布を分析して薬物の検出などを行っているようだが、この新聞記事の技術は自動改札に通すチケットを分析し、爆発物が付着していないかどうかを瞬時に判定するという優れもののようだ。

調べてみると、この技術については東大の越教授のサイトにテロ対策のための爆発物検出・処理統合システムの開発という充実した情報が載っている。この分析方法は、真空紫外一光子イオン化飛行時間質量分析法（VUV-SPI-TOFMS）という長い名前。爆薬分子を真空紫外線でイオン化し、これを飛行時間型の質量分析計で分析するというもの。なお、真空紫外線とはあまり聞かないが、波長が10～200nmで紫外線（波長が10～400nm程度）の中でも最も波長の短い領域のもの。（記事では紫外線よりも波長が短いと書いてあるが、真空紫外線も紫外線のうちというのが正しいだろう。）

この技術を、ミリ波などを使用した非開披爆薬検出装置と組み合わせるとのこと。非開披爆薬検出装置とは聞きなれない言葉だが、「非開被」は開封せずにというような意味らしい。ここではミリ波を使うとあるが、以前テラヘルツ波検査装置で紹介した技術などと同等のものだろうか？

過酸化アセトンについては、Wikipediaに注意事項などが詳しく記載されているが、純品は固体（結晶）のようだ。

さて、この爆発物検出装置だが、改札装置に組み込むのはアイデアとしては面白いと思うけど、加熱・イオン化・質量分析というプロセスで検出するわけだから、どんなに短時間化したとしても、それなりの時間が掛かりそうな気がする。まあ、飛行機に乗る場合などは、どうせ手荷物検査などがあるからチケットの検査に多少の時間が掛かっても許されそうだけど、鉄道の改札の場合にはかなりの処理速度を要求されるだろうから、なかなか難しそうだ。それに、現行のチケットは磁気情報が書き込まれているけど、これは加熱しても大丈夫だろうか？

もう一つの素朴な疑問は、果たしてテロリストが切符などに爆発物を付着させてしまうものなのだろうか？　というもの。　さすがにこの手の爆薬はいくら素人でも扱えるとはいっても、それなりにキチンとしたマニュアルに従って注意深く取り扱うだろうし、手袋ぐらいするだろうと思う。　それとも手を洗ったりした後でもわずかに残るような痕跡が、切符に付着し、その程度の超微量でも検出できるほど高感度ということだろうか？　とすると、一般の有機合成屋さんや薬品屋さんなどが、突然改札で引っ掛かるなんてこともあるかもしれないな。。

元素は微小粒子「原子」の集まり？

読売新聞さん、どうしちゃったの？　という素晴らしい記事を見つけたので、記念に残しておこうと思う。YOMIURI ONLINEの記事（9/1）。超新星爆発で原子２７種生成、起源不明は８種のみ

　地球を含む宇宙に存在する２８６種類の原子のうち起源が不明だった２７種類は、星が燃え尽きる際に起きる超新星爆発で生成されることを、日本原子力研究開発機構や東京大学などの研究チームが突き止めた。

　これでほとんどの原子の起源が明らかになり、残るは八つのみとなった。２日発行の米天文学会誌「アストロフィジカル・ジャーナル」に発表する。

　宇宙のあらゆる物質は、８３種類の「元素」の組み合わせでできている。それぞれの元素は、よく似た性質を持つ、重さが違う微小粒子「原子」の集まりで、８３元素は原子の種類にすると２８６になる。

　そのほとんどは、恒星の中で起きる激しい反応によって作られたことが、これまでの観測結果などからわかっている。だが、３５種類の原子の起源は、ここ半世紀のなぞだった。

　研究グループは、超新星爆発の最新の観測結果をもとに、この現象で３５種類が生成されるかを計算。２７種類については、超新星爆発のエネルギーによって３０億度前後に加熱された空間で生成可能との結果を得た。

　超新星爆発は、太陽の８～３０倍の重さの恒星が迎える最期の大爆発。恒星の大きさによって爆発の規模が異なるが、いずれの規模でも２７の原子が生成されることがわかった。

（2006年9月1日23時10分 読売新聞）

これを読んで、一発で内容が理解できる人がどれだけいるのだろう？　普通に正しい科学知識を持っている人ならば、頭の中が？マークで一杯になってしまうのではないだろうか？

　・宇宙に存在する286種類の原子
　　　→　いつから原子が286種類にも増えたのだ？
　・宇宙のあらゆる物質は83種類の元素の組み合わせでできている
　　　→　原子は286種類で、元素は83種類？　どういうこと？？
　・元素は、よく似た性質を持つ、重さが違う微小粒子「原子」の集まり
　　　→　原子は微小粒子だったのか？　で、元素は粒子の集まりというか、原子の集まりなのか？

で、もう一度読み返しながら、少し冷静に考えてみると、もしかして原子と言っているのは同位体のことか？　と気付いた。でも、同位体なら286種類どころじゃなくて遥かに多く発見されていると思うし、元素の数だって83というのはやけに少ないぞ。

探してみると、日本原子力研究開発機構のリリースが見つかった。一体、この発表のどこをどう読むと、先の記事になるんだか？　この研究は、約290種類の安定同位体核種のうち、中性子の捕獲反応では生成しない核種がいくつか存在しているのだが、それらが超新星爆発の際の光エネルギーで中性子を失ったものであると考えて間違いなさそうだと判明したというものらしい。なかなか難しい話だけど、それでも読売の記事を読むよりはよっぽど何の話なのかが理解できるぞ。うーむ、光で中性子が飛び出すというのはすごい世界だ。

宇宙でどのようにして多種類の元素が生成してきたのかというような話は、地球や我々生物の起源にもつながる話で、壮大でとても面白いのだが、冒頭の記事からは残念ながらそんなロマンのようなものは何も伝わってこない。記者が恐らく内容をほとんど理解しないで書いているからなのだろうな。。

何よりも、読売新聞レベルのマスコミでさえ、理科の基本的な知識がこの程度のレベルの記者が記事を書いて、それをそのまま通してしまうようなチェック体制なのか、と思うと悲しいものがある。これが、大新聞の科学部の記者のレベルというのが実態なのか？　好意的に考えると、安定同位体とか核種という用語を使うことを避けたのかもしれないが、それにしても「元素は重さが違う微小粒子「原子」の集まり」という記述は救いようがないだろう。一体どっからこんな定義が出てきたのだろう？　（もしかしてドルトンの原子説？）

この記事を読んだ子どもたちは、きっと非常に混乱するだろうし、子どもに聞かれる親や先生も大変だな。　まあ、新聞の記述は信頼できないということを教えるには格好の教材なのかもしれないが。。　それにしても、こんな記事を書く人たちが、理系の知識がどうとか、教育がどうとか偉そうに議論しているんだとすると、何とも脱力感というか絶望感を覚える。。

気象衛星ひまわりの食とは？

気象庁のサイトで、ひまわり６号の秋季食期間中の観測について、というリリースを見つけた。最近はあまり聞かないが、昔は放送衛星が食の影響で放送を停止するなんてことがあったような気がする。調べてみるとWikipediaに解説が載っていた。なるほど、1997年までは食の影響による放送休止時間があったけど、今はなくなっているようだ。電池性能の向上だろうか？　

人工衛星の場合、食とは衛星自身が地球の影に入って太陽の光が当たらなくなる現象で、静止衛星の場合には秋分および春分の前後に起こる。静止衛星は地上が夜の時にはいつでも地球の影にあるのかと思いきや、そんなことはないようだ。

超大雑把に計算してみると、地球の半径が約6400km、静止衛星の高度が地上約35800kmということで、静止衛星から見ると地球は視半径が 8.6度程度となるようだ。太陽は約1/4年（例えば春分から夏至まで）で23.5度傾くので、静止衛星に太陽光が当たらない時間帯が出現するのは、春分および秋分の前後それぞれ 33日間（90×8.6÷23.5）ずつぐらいとなるだろうか。（年間では132日となりそれなりに多いといえば多い）

さて、そんな基礎知識をもとに気象庁のリリースを見ると、

　春分及び秋分を中心とした期間には、ひまわり６号、地球及び太陽が同一平面上（赤道面上）に並び、この期間の真夜中前後には、衛星から地球を見た視線の先に太陽が入ることから、太陽光がイメージャに直接入射することを避けるため、昨年６月のひまわり６号の運用開始以後これまで２回の食期間（昨年秋及び今年春）では、太陽光の入射が予測される時間帯の観測・画像の配信を中止していました。

　今般、太陽光の入射が予測される範囲を除いて観測することにより、イメージャ本体及び画像の品質への影響が回避できることが確認できたことから、今年秋の食期間（８月１６日～１０月２７日）から観測中止回数を少なくすべく以下の方法により観測を実施します。

　これにより、観測中止の回数は、昨年秋の３００回あまりから４０回程度に減少します。

とある。なるほど、今のひまわりの場合、食の影響は太陽電池がどうこうではなく、太陽が地球の向こう側にあるために、太陽自身が撮影視野内に入ってくるという問題のようだ。ということで、この問題は「食の影響」そのものではなく、太陽と地球と衛星との位置関係の問題ということになる。

太陽を中心とした視野角5度以内は観測しないという条件で計算すると、別紙に掲載されているようなスケジュールで撮影に影響が出るということらしい。この別紙のイメージ図はわかりやすい。ひまわりから見て、地球と太陽の位置関係がどうなると観測できないのかが一目瞭然である。

例えば秋分の日の場合、真夜中前後は太陽が完全に地球の向こうに隠れてくれるが、むしろ真夜中よりも1～2時間ずれ時刻だと太陽が地球のはじに顔を出すので問題となるだろうし、秋分から1か月程度ずれた時期には逆に真夜中近辺だけが問題となりそうだ。このスケジュール表を改めて見てみると、この予測と大体合っていると言えなくもないのだが、細かく見ると、何故か秋分の日の24時を中心とした対称形になっていなかったり、太陽からの視野角5度を加味すると影響を受ける期間がもっと長期になっても良さそうだ、など説明できない点も多い。。　どうやらもう少しきちんと計算しないと駄目みたいだ。

男の子と女の子の確率

8/2の日本経済新聞の夕刊のコラムに面白い話が載っていた。9面の「マーケット総合２」ページにある「プロに聞く目からウロコの投資塾」というもので、今日のテーマは、人は日常生活で必ずしも統計的な発想はできない、というもの。その中で子供の性別に関する２つの犯しやすい誤りの例を紹介している。

１問目は「Ａさんには子どもが２人いるとする。うち１人が女の子とわかっているとする。残りの１人が男の子の確率は？」というもの。

２問目は「５人兄弟がいて、その全てが男の子である場合と、末っ子だけが女の子の場合はどちらがより珍しい現象か？」というもの。

前提として、男の子が生まれる確率と女の子が生まれる確率は常に50％として考える。

１問目の答えは「50％」、２問目の答えは「全て男の子のケースの方が珍しい」、と答えるのが一般的な解答傾向なのだそうだ。

１問目のポイントは、実はこの女の子が１人目の子なのか２人目の子なのかが明示されていないことにありそうだ。そんなことが関係するのか？と思いきや、実は重要なことのようだ。

例えば、女の子が１人目の子どもであるとわかっていれば、２人目が男の子の確率は確かに50％となる。しかし、この問題の場合には１人目／２人目の性別が、女の子／女の子、女の子／男の子、男の子／女の子の３ケースを想定することができ、そのそれぞれが同一の確率なので、2/3の67％が正解というもの。

でも、その女の子が何番目の子どもだろうが、それともう１人の子が男か女かとは無関係の筈だから、やっぱり答えは50％だ、と答えたくなるのもよくわかるし、正解を知った後でも何となくすっきりしないような。。　この問題は特定の親Ａさんについてではなく、親の集合で考えるとちょっと違ってくるかもしれない。　「子どもが２人いる家庭の集合を考える。子どもの１人が女の子である家庭のうち、もう１人が男の子である家庭の割合は？」という問題ならばどうだろう？　これと最初の問題は等価なのだろうか？

２問目はどうだろう？　５人全てが男の子のケースと、４人が男の子で１人だけが女の子というケースを比較すれば、５人全てが男の子のケースが珍しいのは確かだが、この問題では末っ子だけが女の子のケースと比較している。従って、上の４人の子の性別はこの際全く無関係であり、５人目の子どもの性別だけを考えることになる。ということで、５人目が男の子のケースと女の子のケースは同じ程度に起こりやすいということになる。まあ、こちらはちょっと考えると正しい答えに到達できそうに思える。

確かに、人が必ずしも合理的な行動を取らないということは、株式投資のスタンスを決める際には重要な前提だろうと思うのだが、ここで紹介された問題は、人が必ずしも統計的に正しい判断ができない例というよりは、問題設定のちょっとした違いで、人は簡単に間違えるという例のような気がしないでもない。。

追記：少し調べてみると、ベイズの定理の説明で、こんな解説を見つけた。この一番下によく似た問題が載っている。これによると正解は50％となる。

ところが、ここやここの問題7と問題8によると、話はもっと複雑で、日経の１問目と上の50％の例は、実は異なる問題で、日経の問題の正解は2/3で良いということらしい。思った以上に奧の深い問題だったようだ。

土星の衛星タイタンで多数の湖を発見

YAHOO! NEWS経由のAPニュース（7/24）。Evidence found of hydrocarbon lakes on Titan

Scientists said Monday they have found the first widespread evidence of giant hydrocarbon lakes on the surface of Saturn's planet-size moon Titan.

The cluster of lakes was spotted near Titan's frigid north pole during a weekend flyby by the international Cassini spacecraft, which flew within 590 miles of the moon.

Researchers counted about a dozen lakes six to 62 miles wide. Some, which appeared as dark patches in radar images, were connected by channels, while others had tributaries flowing into them. Several were dried up, but the ones that contained liquid were most likely a mix of methane and ethane.

"It was a real potpourri," said Cassini scientist Jonathan Lunine of the University of Arizona.

Titan is one of two moons in the solar system known to possess a significant atmosphere similar to that of primordial Earth. But scientists have long puzzled over the source of its hazy atmosphere rich in nitrogen and methane.

Scientists believe methane gas breaks up in Titan's atmosphere and forms smog clouds that rain methane down to the surface. But the source of methane inside the moon, which releases the gas into the atmosphere, is still unknown, Lunine said.

記事の冒頭部分にザッと目を通し、てっきり土星の衛星タイタンで巨大炭化水素（高分子？）からなる湖が発見されたのだと思って読み進んだのだが、メタンやエタンの湖が見つかったという話しか出てこない。最後まで読んでから、giant は hydrocarbon ではなく lakes を修飾しているということに気付いた。。。　というわけで、タイタンの北極近くに数多くの湖や、渓谷のようなものが見つかったという話。その一部は現に液体を蓄えているようで、おそらくその液体はメタンやエタンだろうとのこと。

NASAのカッシーニ・ホイヘンス・ミッションを見ると、Lakes on Titanという写真と解説記事が掲載されていた。写真で黒く見えるのがレーダーをほとんど吸収してしまっている部分で、これは液体だろうと推定されている。もしもこれが液体ならば、地球を除き太陽系で初めて湖が見つかったことになるようだ。残念ながら、直接液体の存在や、それがメタンやエタンであることを確認したものではないようだ。それにしても、いわゆるLNGが蒸発し、これが雨として地表に降り、湖や川を形成したりしているということで、見た目は地表と似ているとは言え、なかなか凄い環境である。

メタンのソースについては、土星探査機カッシーニから切り離されたホイヘンスの観測データなどから、色々な推測がなされているようで、ESAによると、メタンハイドレートのような形で地下に蓄えられていると考えられているようだ。

AstroArtsの最近の解説土星探査機カッシーニ、ミッション後半に突入によると、この探査機カッシーニはこの6月に土星到着から2周年を迎え、今後さらに約2年間の観測を予定しているとのこと。今後、何度もタイタンや土星の環などに接近しての探査を行うことになっているようだが、今回のニュースも日本ではほとんど報じられていないので、今後も海外の情報ソースに目を通しておくことが必要のようだ。

柔らかな宇宙船が軌道上で無事に膨張

ライブドア・ニュース（7/13）の記事。米ラスベガスのホテル王、宇宙船の打ち上げに成功＝ロシアのミサイル基地から

【ライブドア・ニュース　07月13日】－ AP通信によると、米国のホテル王で、世界初の商業用宇宙ステーションの建設計画を進めているロバート・ビゲロー氏(62)の夢が一歩実現に近づいた。メロンの形をした予備実験の試作宇宙船「ジェネシスI」が12日午後6時53分（日本時間12日午後11時53分）、ロシアのミサイル基地から打ち上げられ、数分後に、高度515キロの地球の軌道上に乗った。今回の打ち上げは、同氏の構想による風船のように膨らませる方式の宇宙ステーションの実現可能性を確かめるのが目的となっている。

　　打ち上げを引き受けたロシア連邦宇宙局（ロスコスモス）によると、「ジェネシス I」はロシア南部ウラル山脈にあるドムバロ フスキー・ミサイル基地から打ち上げられ、打ち上げには、冷戦時代の弾道弾ミサイルを改造したロケットが使われた。

　　ジェネシスIは重さが1260キロで、打ち上げ前の大きさは長さ4.2メートル、幅1.2メートルだが、打ち上げ後は軌道上で2倍の大きさに膨らむ仕組みになっている。宇宙船の中にはビゲロー氏のホテルの従業員の写真や研究者用の昆虫が収められており、12個のカメラが取り付けられ地球を撮影する。同宇宙船は少なくとも5年間、地球上を周回し、耐久性もテストするという。

　　米ギャンブルの都ラスベガスに本拠を置くホテルチェーン「バジェット・スイート・オブ・アメリカ」の成功で財をなしたビゲロー氏は、宇宙ステーション計画に私財5億ドル（約580億円）を使うと宣言、これまでに7500万ドル（約86億円）を投入している。

　　計画では、ソーセージをつなげたような風船形の宇宙ステーションの建設が2015年に完成し、ホテルや研究所、大学、娯楽施設などからなり、宇宙ビジネスへ一番乗りを果たそうというもの。しかし、ビゲロー氏は、11日、AP通信の電話取材に対し、打ち上げはあくまでも実験が目的なだけに、宇宙船に搭載した機器が故障する可能性は覚悟していると述べている。【了】

このニュースは、アメリカではGoogle Newsにあるように、かなり大きく報道されているようだ。しかし、日本では北朝鮮のミサイル騒動の影響でスペースシャトル関連のニュースもあまり報道されていない状況なので、ましてや同時期に打ち上げられたマイナーな宇宙船のニュースはほとんど見つからない。ここでは「メロンの形」と書かれているが、時事通信では「スイカ型」と書かれている。

この宇宙船はForbsなど経由のAP通信によると、

The watermelon-shaped Genesis I is a one-third scale prototype of the commercial space station to which the company eventually hopes to fly humans.

Unlike the rigid aluminum international space station, Genesis I consists of a flexible outer shell and is layered with tough material such as Kevlar, which is found in bulletproof police vests, to withstand flying space debris.

通常の金属製ではなく、ケブラーで保護されたソフトな材質でできているのが特徴だ。縮んだ状態でロケットに搭載し、宇宙空間で膨らませるということらしい。果たして宇宙環境での耐久性がどうなのだろうか？　Genesis I は今後軌道上に留まり、宇宙線やデブリの影響を調べることになるようだ。

なかなか面白いアイデアだとは思うのだが、それにしても、空の宇宙船だけなら縮めたり膨らませたりもできるだろうけど、実際の宇宙ステーションとなると宇宙船内部の設備も沢山搭載することになるわけで、不要な空間を少しでも減らすということだろうけど、膨らませすことにどれだけメリットがあるのだろうか？　BBC NEWSによると、実はこの "inflatable spacecraft"というアイデアや技術は NASA が過去に検討していてお蔵入りしたもので、今回の宇宙船はそのパテントなどを買い取って作られたものとのことだ。

このBigelow氏はアメリカのホテル王ということで、将来は宇宙空間にホテルなども作る夢を持っているようだ。さすがにこんな柔らかな材質の宇宙船に滞在するのは相当に怖いと思うのだが。。　ビゲロー・エアロスペース社のホームページはこちら。（この宇宙船や将来計画については、思ったほどの情報は得られない。）

発病前に血液から異常プリオンの検出

news@nifty経由の共同ニュース（7/7）の記事。発病前に異常プリオン検出

　牛海綿状脳症（ＢＳＥ）や人間のクロイツフェルト・ヤコブ病（ＣＪＤ）を起こす異常プリオンタンパク質を、発病前の感染初期にハムスターの血液から検出することに成功したと、米テキサス大が７日付の米科学誌サイエンスに発表した。研究が進めば、ＢＳＥ感染牛の早期発見につながる可能性がある。輸血や臓器移植によるＣＪＤの拡大防止や治療の可能性を探るのにも役立つという。

vCJDは輸血によって感染するという話についてはこのブログでも 2004/9/24の献血経由のクロイツフェルト・ヤコブ病リスクや、2005/4/6の輸血血液が大幅不足で取り上げているが、現時点ではvCJDへの感染者の血液を異常と判定する検査法がないのが問題となっている。

現在は例えば1980年から1996年までの間に英国に1日以上滞在した人は献血をできないという措置を取っている。この対象者はそれほど多くないようなので何とかなっているけれど、もしもこれでアメリカで米国産牛肉起因のvCJD患者が出たり、あるいは万が一、海外に出たことのない日本人からvCJD患者が出たりしたら、献血できる人が大幅に減ってしまい大変なことになるだろう。

ということで、この研究成果は非常に注目に値するように思うのだが、残念ながら今のところ日本の大手新聞社は全く注目していないようだ。

サイエンス誌はアブストラクトが無料で読めるが、それがこの Presymptomatic Detection of Prions in Blood というもの。残念ながら、このアブストラクトでは具体的な研究内容は全然わからない。（補足資料には具体的な方法が掲載されている。）こういうときは欧米のニュースが役立つ。探してみたら、EurekAlert!、BBC NEWS、REUTERSなどが結構詳しい情報を掲載してくれている。EurekAlert!の記事を一部引用すると、

The scientists say that they detected prions--the infectious proteins responsible for such brain-destroying disorders as bovine spongiform encephalopathy (BSE) in cattle and vCJD in humans--in the blood of the hamsters in as few as 20 days after the animals had been infected. That discovery occurred about three months before the hamsters began showing clinical symptoms of the disease, the Science paper reports.

To detect the very small quantities of prions found in blood samples, UTMB professor Claudio Soto, assistant professor Joaquin Castilla and research assistant Paula Saa used a technique known as protein misfolding cyclic amplification (PMCA), invented by Soto's group, which greatly accelerates the process by which prions convert normal proteins to misshapen infectious forms.

"With this method, for the first time we have detected prions in what we call the silent phase of infection, which in humans can last up to 40 years," said Soto, senior author of the Science paper.

ということで、ハムスターの血液中の微量の異常プリオンをPMCAという方法を使用して検出可能レベルまで増幅させたようだ。そんなうまい方法があったとは知らなかったが、このPMCAという方法は、今回の研究グループのSoto教授が数年前に開発した方法で、既にSoto教授とテキサス大学のグループが Amprion という会社を作ってこのプリオン増幅検出法の商業化を進めているようだ。

面白いのは、ハムスターの血液から異常プリオンが検出できるのは限られた期間だけらしいこと。REUTERSの記事によると

The test may need to be used at precise times, they said. It worked best in hamsters 40 days after infection. It did not detect prions 80 days after infection.

Then at 114 days, after the hamsters started showing symptoms, the blood test again revealed prions. "It has been reported that large quantities of (infectious prions) appear in the brain only a few weeks before the onset of clinical signs," the researchers wrote.

とあり、他の記事では感染20日後から検出可能とあるので、20～80日までの間が検出可能で、114日後から再度検出可能となるということらしい。また、BBCにはちょっと気になる記述がある。

But he said there were stumbling blocks that needed to be overcome before a similar test could be used in humans.

"A brain extract from healthy hamsters was used to undertake the test. Until a substitute is found for human brain extract, we cannot have a diagnostic test that can be applied to human blood," he explained.

よくわからないが、今回の実験では健康なハムスターの脳組織が必要だったようで、ヒトに適用するにはこの問題を克服する必要があると書かれている。

PCMA法について調べてみると、日本生体防御学会のニュースレターにプリオン感染の制御という総説があり、その中に

スイスのSoto等はPCMA（protein misfolding cyclic amplification、異常折りたたみ蛋白反復増幅）法により、ハムスタープリオンの増幅増量化に成功した。試験管内でPrP^SCを増幅させる方法で、云わば、プリオン版PCRという事になる。PrP^SCを含む脳乳剤と正常脳乳剤を混合し、37℃のインキュベーションと超音波洗浄を1時間ごとに繰り返す。Soto等は、5サイクルをするだけで、PrP^SCは約60倍となり、理論的には無限に増幅可能という。しかし問題は、この方法はハムスター脳においてのみ可能であり、マウス、ウシ、ヒトの脳乳剤を用いては成功していない。

とある。なおPrP^SCは異常プリオン蛋白のこと。ということで、まだ越えるべきハードルがあるようだが、献血マニアとしては今後とも注目の技術だ。

岩塩ランプはロハス？

Fujisankei Business i の7/3の記事。岩塩ランプ、静かなブーム　“呼吸”で空気浄化　癒やし効果も

　天然に結晶した岩塩の塊をくりぬき、その中に電球を組み込んだ「岩塩ランプ」が隠れたブームになっている。明かりを灯すと岩塩が“呼吸”し、室内の空気を浄化する効果もあるとされるマイナスイオンを発生することから、癒やしや健康と環境にやさしいＬＯＨＡＳ（ロハス）といった時流に乗った商品として注目を集めている。

　岩塩ランプは“世界の屋根”ヒマラヤのふもとの地下１５００メートルから掘り出した天然岩塩の商品が主流で、主にインターネットを通じて売り出され、ジワリと人気が広がっている。 （中略）

　岩塩ランプがマイナスイオンを発生するメカニズムは、岩塩が持つ水分を吸収する性質を使って、いったん岩塩に取り込んだ水分を電球の熱で蒸発させ、この働きが循環する過程で水の分子に動きが生じ、マイナスイオンを発生する。

　岩塩ランプはこのほか、オレンジやホワイトといった結晶体そのものの天然の色彩を電球で浮き出すことによる癒やし効果（カラーヒーリング）もあるとされる。オレンジ色はリラクゼーション効果、ホワイトは集中力を増し、赤色は気力回復につながるといった具合で、インテリア性にも富んでいる。 （後略）

ということで、何だか怪しい記事が結構大きく載っている。いまどきマイナスイオンの発生を前面に押し出して売り出すというのもどうかと思うが、それをそのまま記事にする新聞社も、もう少し世の中の動向を勉強した方が良いのではなかろうか？（参考：疑似科学批評（マイナスイオンその他）、マイナスイオン定点観測 by「市民のための環境学ガイド」など）

ここでは、岩塩が、塩（塩化ナトリウム）の持つ吸湿性により水分を吸収し、その水分がランプの発熱により蒸発する際にマイナスイオンを発生すると説明しているが、これって単なる蒸発とどこが異なるんだ？　「この過程で水の分子に動きが生じ」って言われても、わからないぞ。。　それにしても、マイナスイオンの発生メカニズムには、放電だとか水破砕とかいくつかあるけど、このメカニズム（？）は新しいものかもしれない。

こんなんでマイナスイオンが出るんだったら、岩塩のようなかたまりの代わりに表面積の大きくな微粉の塩を使い、効率的に吸湿と加熱のサイクルを回すような装置を作ったら、相当多量のマイナスイオンが出せそうだけど、これって単に水を蒸発させたり、洗濯物を乾燥させたりするのとどこが違うと言うのだろう？？

「岩塩ランプ」で検索してみると確かに沢山見つかる。全然知らなかったが、岩塩は結構ミラクルな効果が期待されているようで、岩塩サウナなんてのもあるようだ。

ソルトクリスタルランプを見ると、ありがちな比較実験写真付きの説明が載っている。何故か韓国の研究機関の実験というのが興味深い。それにしても「数百年前の天然ヒマラヤ岩塩」から「ナチュラルなマイナスイオン」が発生するなんてすごいことがサラッと書いてある。ついにマイナスイオンもナチュラルじゃなくちゃいけなくなったのか！？　もっともこちらの岩塩は何と2億5千万年前のものらしいし、古い方が「良いマイナスイオン」が出るというような実質的な価値があるのだろうか？？

また、このランプは数年前からマスコミで紹介されているらしいのだが、最近でもフジテレビ、産経新聞、主婦の友社、ソトコトなどが取り上げているようで、今回のFuji Sankei Business iを加えて、どうもフジサンケイグループが目立つ。「静かなブーム」って書いてあるけど、実はマッチポンプじゃないの？　それと、例の「ソトコト」が出てくるのが面白いところ。「ソトコト」については、kikulogで取り上げられたように、「水からの伝言」を肯定的に紹介したり、関連雑誌の「チビコト」が環境省の環境ホルモン幕引き宣言に使われて、その後問題になったりと何かと話題の多い雑誌である。

ロハスの誤解 by「市民のための環境学ガイド」でも指摘されているように、本来はどちらかといえば科学的な概念だったLOHASが、何だか薄っぺらなイメージに変わってしまっていて、それを推進しているのが「ソトコト」という構図のようだ。そういう意味では、この岩塩ランプが「ソトコト」に取り上げられるのも何となく納得できるのだが、ロハスがトンデモの住処になってしまいそうで悲しいものがある。

まあ、ほんのりとした暖かなオレンジ色の光がリラックスに効果がある、というだけの話なら何も問題はないし、ヒマラヤから持ってきた岩塩を原料にしていることに価値を見出すこともありだと思うし、結晶好きなのでそれらしい奴を一個ぐらい持っていてもいいと思うんだけど、やっぱりナチュラルマイナスイオンという説明は駄目駄目だろう。。

トマト酢は睡眠を深くする

FujiSankei Business iのニュース（6/6）から。トマト酢で熟睡　ライオンが配合飲料「グッスミン」発売

　トマトを発酵させたトマト酢を寝る前に飲むと、睡眠が深くなる傾向があると、ライオン薬品第１研究所が５日発表した。太田総合病院（川崎市）付属の太田睡眠科学センターと共同で実験を行った成果。

　ライオンは、主に女性向けに、トマト酢に白桃果汁などを加えて飲みやすくした清涼飲料水「グッスミン」を６日発売する。

　ライオンは自社の調査で、ストレスや身体の冷えのため、よく眠れないと感じる女性が多かったことを受け、血管拡張作用がある酢の中でも、リラックス効果があると言われる神経伝達物質「ガンマ・アミノ酪酸（ＧＡＢＡ）」が多いトマト酢に注目。

　トマト酢を薄め、甘味料などを加えた飲料を２０－４０歳代の男女１５人に飲んでもらったところ、手の指先の末梢（まっしょう）血管が拡張し、温度が上昇。男女１０人に、飲んだ後に数字の足し算を続けてもらう実験では、ストレスが多いと分泌される唾液（だえき）中の特定たんぱく質の量が、飲まない場合に比べて減った。

　さらに、睡眠に不満がある女性９人に就寝１時間前に飲んでもらう実験では、睡眠初期の眠りの深さに比例する成長ホルモン分泌量が増え、アンケート調査でも満足度が向上した。

　同研究所の飯田教雄所長はこの効果の原因について、「酢酸の効果だけではない。トマト酢はリンゴ酢や黒酢とはアミノ酸の組成が違う」と話している。

というもの。色々な健康効果がビジネスの対象となる中で、最近は睡眠に関連する分野もかなり注目を集めているようだ。それにしても、リンゴ酢とか黒酢というのは聞いたことがある（参考：Wikipedia）が、トマト酢というのは初耳だ。一方、この成分を入れた商品の名前は「グッスミン」という中々わかりやすい名前だが、これはあくまでも清涼飲料水であるということに注意が必要かもしれない。

ライオンのプレスリリースを読んでみると、比較的こじつけ的な内容の多いこの手の健康食品系のプレスリリースとしては、かなりしっかりとした検証内容が書かれているようだ。睡眠の深さの向上、睡眠中の成長ホルモンの分泌量の増加、睡眠アンケートによる満足度の向上、ストレステストによるストレスの軽減、手指先温度の上昇といった効果が、いずれもプラセボとの比較の上で確認されている。敢えて言えば、被験者数が9～15人と少ないのがやや気になるのと同時に、かなり明確に効果が出ていることに逆にちょっと違和感を感じないでもない。。

それにしても、睡眠の質の向上には体温が適度に低下することが重要だが、指先の温度が低いのは逆に体温調節機能が低下し、睡眠の質が低下する傾向があるというのは、なかなか面白い知見だ。

個人的には寝られないという悩みとは全く無縁で、むしろいつでもどこでも眠れてしまうというか、いつも何となく眠いのが問題なのだが、そういう人がこれを飲むとどうなるのかにも興味がある。

しかし、これだけきちんとした内容に見えるとはいっても、現時点では医薬品でも特定保健食品でもないので、この効果はあくまでもニュースリリースで研究成果として宣伝するだけで、商品そのものには睡眠の質を改善するなどとは書けないのだろう。何となく変な感じではある。

そういえば、先日YOMIURI ONLINEに載っていたホヤにアルツハイマー予防効果の「プラズマローゲン」という記事（6/1）によると

海に生息するホヤなどに含まれる脂質の「プラズマローゲン」がアルツハイマー病を防ぐ効果を持つ可能性が高いことが、東北大大学院農学研究科の宮沢陽夫教授（食品学）らの研究でわかった。動物実験で証明できたことから、来年にも錠剤の健康食品として発売する。（中略）

　宮沢教授らは、細胞の培養実験の結果、プラズマローゲンに神経細胞死を防ぐ効果があることを突き止めた。さらにアルツハイマー病を発症させたラットにプラズマローゲンを食べさせ、迷路を経て餌にたどり着かせる実験をしたところ、記憶・学習能力の低下を防ぐことができた。

　プラズマローゲンは牛の脳にも含まれるが、ＢＳＥ（牛海綿状脳症）感染の恐れがある。そこで手に入りやすい海産物を調べ、ホヤやカキ、ウニなどに含まれていることを発見。とりわけ、ホヤの場合は廃棄する内臓への含有率が約０・１％と高く、有効活用できるという。

　宮沢教授らは昨年８月、ベンチャー企業を設立。ホヤからプラズマローゲンを抽出する方法も開発している。また、４～５年をかけて患者への効果を確かめ、医薬品などの開発に結びつけたいとしている。

とあり、現時点では医薬品として認可されるだけのデータもないので、とりあえず健康食品として発売し、その後医薬品に展開していくという、何とも露骨な戦略が見え見えなのだが、こんなんでいいのだろうか？　疑問だ。。。

巨大な超薄膜

asahi.comの記事（5/22）から。髪の毛の２千分の１、「超薄膜」を開発　理研チーム

　髪の毛の太さの約２０００分の１の薄さなのに、実用につながる十分な面積や強さを持つ膜の作製に理化学研究所の研究チームが成功し、２１日発行の英科学誌ネイチャー・マテリアルズ（電子版）に発表した。海水淡水化プラントや燃料電池の高性能化などにつながる技術という。

　この膜は、セラミックの一種と有機高分子それぞれの網目がお互いに絡み合った構造。それぞれの網目の形成が同時に進むよう、反応を工夫して作った。３５ナノメートル（ナノは１０億分の１）の厚さで４センチ四方の大きさがある。内径０．３２ミリの細いスポイトで吸い込むことができるほど薄く、しかも吐き出すと元の大きさに戻る柔軟性を持っている。

　特定の物質だけ透過させる膜は、海水淡水化プラントをはじめ広く使われている。分離効率を上げるため、より薄い膜の開発が進められており、細胞膜並みの厚さ数ナノメートルの膜もできているが、１ミリ四方以下のごく小さなものしかない。

　国武豊喜チームリーダー（北九州市立大副学長）は「今回の手法を出発点にして、特定の機能を持った膜を幅広く開発していきたい」と話す。

というもので、何が新しいかというと、薄さそのものではなく、厚みが35nmに対して面積が4cm角程度と、厚さの割に非常に面積が大きい薄膜を作ったことが特徴のようだ。理化学研究所のプレスリリースによると、この薄膜はジルコニアとアクリル系ポリマーが絡み合った構造を有するものらしい。

この薄膜の具体的な作成方法は、
　(1)ガラスまたはシリコン基板上に約100nmの犠牲層を形成し、さらにその上に約5nmのポリビニルアルコールの層を形成する。
　(2)ジルコニウムアルコキシドとアクリルモノマーを紫外線照射しながらスピンコートする。
　(3)全体をエタノールに浸漬し、犠牲層をエタノールに溶解させ、その上に形成した薄膜を剥離させる。
というものらしい。

で、このセラミックスとポリマーが絡み合った構造のことを、「ＩＰＮ（interpenetrating polymer network：入れ子型ポリマーネットワーク）」と名付けており、この構造を作り出したことが特徴のある薄膜を作り出せた鍵となったようだ。ちなみに、IPN自体は既に知られている構造で、例えばここなどに説明が載っている。今回の薄膜に関しては、そのIPN構造についての電顕写真や模式図が載っていないので、具体的にどんな構造なのかはよくわからない。

今後、機能性の薄膜に展開していきたいというコメントから考えると、使用するセラミックスと有機薄膜の組合せは色々と変えていくことができるということらしいのだが、この方法で何故このような特徴を持つ薄膜が得られるのかについて特に言及されていないし、実はここには書かれていないノウハウが隠されているような気がしないでもない。というか、アクリルモノマーの重合速度とジルコニウムアルコキシドの加水分解速度の制御がキーとなるのは間違いないし、どの程度応用が効くのか興味のあるところだ。

ちなみに、現時点ではNature Materialsにはまだこの論文は掲載されていないようだ。

多角形ナノチューブ

Fujisankei Business iの記事（5/9）から。多角形らせん状カーボンナノチューブ　ＪＦＥ・信州大が発見

　ＪＦＥホールディングスは八日、信州大学との共同研究グループが、高機能材として期待されているカーボンナノチューブ（ＣＮＴ）で、断面が六角形以上の多角形となり、らせん状の構造のタイプを世界で初めて発見したと発表した。

　ＪＦＥグループが確立した製造手法によってできたＣＮＴが、この特殊構造となっている。特殊構造により、従来型の円筒構造のＣＮＴに比べ、電子放出がしやすくなり、強度も高まるなどの機能向上が見込めるという。

　ＪＦＥグループは、多角形ナノチューブを「ナノコア」と名付け、電子機器、複合材などへの応用向けに試験販売を開始した。（以下略）

ということだが、多角形らせん状とはどんなものだろう？　JFEホールディングスのニュースリリースには、模式図が掲載されている。図に描かれているのは８角形断面をした多層のカーボンナノチューブで、しかも長さ方向にらせん状に捩れているという、なかなか興味深い形状をしている。直径は数～数十ナノメートルとのことだが、この図から見ると、相当に原子数が多そうで直径が数ナノメートルということはなさそうだ。。
この特殊構造のナノチューブは今回初めて合成されたのではなく、初めて発見されたものとのことで、

　ＪＦＥグループでは、独自開発したアーク放電方法によってほぼ純度100％のカーボンナノチューブ(以下、ＣＮＴと略称)が織りなす厚さ約100ミクロン（1ミクロンは、10-6m)のＣＮＴテープの合成に3年前に世界で初めて成功し、その後、ＣＮＴテープ(以下、ＪＦＥ-ＣＮＴと略称)の結晶構造や材料特性および基本的な発現機能(電子放出特性等)について、複数の研究機関と共同で検討を進めてきました。

　 その結果、最近、信州大学工学部　遠藤守信教授との共同研究によって、ＪＦＥ -ＣＮＴの構造がこれまで言われている円筒状の断面ではなく、その多くは６角形以上の多角形断面からなり、しかも長手方向にらせん状に捩れていることが明らかになりました。この多角形断面構造は遠藤教授が約30年前に論文でその存在を発見していたものであり、今回世界で初めてらせん状の多角形ＣＮＴの存在を確認しました。

とあるように、実はアーク放電法で作ったCNTテープを構成するナノチューブ粒子を調べてみたらこんな変わった形状だったということが最近になってわかったということらしい。

こんな多角形形状となる理由については、「約 3000℃以上の高温場でＣＮＴが合成されるため高結晶性が得られるとともに、その後急冷されるため結晶に歪みが導入されることにより多角形構造が得られたもの」と書いているが、あまり説得力がある説明には思えない。通常のナノチューブがグラフェンシートをクルッと丸めたものであるのに対し、こちらは、平面とエッジの組合せとなっているわけで、どう見ても不安定そうな構造に思えるし、こんなにきれいに多角形らせん形ができるのには何か秘密がありそうだ。

この多角形多層ナノチューブだけが合成されるわけでもなさそうだけど、うまく精製というか単離できるのであれば、結構面白そうだ。何といっても、このエッジの存在が特異な特性を生み出しそうな気がする。

信州大学の遠藤教授は、この多角形CNTについて、「同心円状のＣＮＴと異なり平面状を有したグラファイトの性質を併せ持つ物質のため、機械・電子機能も独特で従来得られなかった機能発現を生じるのであろう。」というコメントを述べている。遠藤教授は1977年に多角形断面構造の存在を論文に書いているらしいのだが、ちなみにカーボンナノチューブの歴史を見ると、飯島さんがCNT（多層）を発見したのは1991年ということになっている。

最新の原子量と周期表

日本化学会の雑誌「化学と工業」の2006年4月号に、「原子量表（2005）」と「元素の周期表（2005）が掲載されている。これは、IUPAC（国際純正・応用化学連合）が発表する最新のデータに合わせ、日本化学会が毎年4月に発表しているもの。

毎年、原子量の数字が微妙に修正されるのだが、今年は、Na, Al, P, Sc, Mn, Co, Cs, La, Nd, Sm, Tb, Ta, Pt, Au, Bi, Th の16の元素の原子量が修正されている。修正内容については、IUPACのニュースにまとまっているが、この程度の違いは普通の人たちには何の影響もないのだが、もしかしたら大きな影響を受ける人もいるかもしれない。例えば化学計算にはどうしても正しい原子量を使わないと落ち着かないという人などは、忘れずに修正しておく必要があるだろう。ちなみに、白金の原子量の変化が比較的大きいのだが、それでも 0.003%変化した程度である。。

元素の周期表では、固有の元素名がついているのは従来同様111番のRg（レントゲニウム）まで。今年の周期表では 112番元素以降については以下の通り。
　112番　Uub　ウンウンビウム
　113番　Uut　ウンウントリウム
　114番　Uuq　ウンウンクアジウム
　115番　Uup　ウンウンペンチウム
　116番　Uuh　ウンウンヘキシウム
　118番　Uuo　ウンウンオクチウム

2004年版では、112番、113番、116番の3つだけだったので、この1年で114番、115番、118番の3つの存在が一応認められたということのようだ。ただしIUPACのPeriodic Table of Elementsには111番までしか載っておらず、日本化学会独自の判断なのかもしれない。なお、114番元素Uuqについて、従来は「ウンウンクワジウム」と表記していたが、これを「ウンウンクアジウム」に変更したとのこと。

112番元素以降の周期表上での配置は、WebElements periodic tableがわかりやすい（ここでは118番についても認めていないようだ）。　これで117番元素（Uus：ウンウンセプチウム？）を除き、第7周期までが完全に埋まった格好になる。いよいよ新元素の発見（？）競争は第8周期へと突入することになりそうだ。

参考：Wikipedia 超ウラン元素、未発見元素の一覧

なお、第8周期以降ではGブロックというグループを考える必要があるようで、この辺まで来ると、従来の周期表よりも拡張周期表の方がある意味美しい表現方法のように思える。

物質界面での反射を消す新奇光学素子

理化学研究所のプレスリリース（4/6）。物質境界面の光の反射を止める「新奇光学素子」を開発

　独立行政法人理化学研究所（野依良治理事長）は、物質の境界面で生じる光の反射を除去する新しい光学素子を開発しました。この素子は、「メタマテリアル」と呼ばれる金属のナノ構造体を用い、物質の透磁率を人工的に制御して実現しました。理研中央研究所河田ナノフォトニクス研究室の河田聡主任研究員と田中拓男先任研究員の研究成果です。

　物質は、それぞれ固有の屈折率を持ち、二つの物質が接すると、その境界は屈折率の境界ともなります。屈折率の境界は光にとっての障壁であり、この境界に光が入射すると光の一部は障壁に反射されてしまいます。今回の成果では、この障壁を完全に取り除き、物質の境界を越えて光を伝播させる全く新しい光学素子を提案しました。具体的には、メタマテリアルと呼ばれるナノサイズの金属構造体を用いて、光の反射を除去する「ブリュースター」という現象を、あらゆる状態の光に対して実現する手法の提案とその原理を用いた光学素子を提示しました。メタマテリアルでできたプリズム素子とその原理は、これまでの光学分野における常識を覆す、全く新しい原理に基づく光技術の提案であり、金属のナノ構造体が、これまでの光学の概念を越えた「新奇な光学素子」へ応用できることを示したもので、ナノテク材料の一つとして金属（メタル）が有効であることを期待させるものです。

内容はともかく、実現しようとしていることはよく理解できる。異なる屈折率を持つ物質の間で必ず起こると思われていた反射という現象を消してしまおうということらしい。それにしても、「新規」ではなく「新奇」という字を使ったところに、その意気込みというか意外性が表れているのだろうか？

従来の理研のリリースは極めて難解で「専門家以外お断り」という印象の強いものだったが、最近は随分と改善されているように思う。このリリースでも、今回の研究を理解するための基礎知識である「ブリュースター」についての図解をしたりと工夫されているのだが、残念ながらそれでも内容が難解でなかなか門外漢がスッキリと理解できるものではないようだ。

それでもわかったことをまとめてみると、

(1)異なる屈折率を持つ物質間には、ブリュースターとして知られる現象があり、特定角度で入射したｐ偏光が実質的に全く反射せず、ロスなく全て物質内部に入る。（参考：啓林館、Wikipedia）　しかしブリュースター現象はｐ偏光に対してしか起こらないので、ｓ偏光が反射することは防げない。

(2)通常は物質の透磁率は1.0で固定と考えられているが、もしも物質の透磁率を変えることができれば、ｓ偏光に対してもブリュースター現象を起こすことが可能となり、ｓ偏光を反射せずに入射させることができるはずである。（ここがわからない。透磁率は物質によって異なるはずだと思うのだが。。）

(3)自然界の物質は透磁率は1.0だが（？）、金属のナノコイルを特定の配列で並べた物質（メタマテリアル）を作ると、方向により異なる透磁率を示す異方性の物質を作ることができる。

(4)メタマテリアルの形状と性状を巧みに設計し、設計どおりに作ることができれば、例えば空気からガラスに光を入射する場合、空気とメタマテリアルの界面およびメタマテリアルとガラスの界面の両方で、ｐ偏光とｓ偏光のそれぞれ全てがブリュースターの条件を満たすことが可能となり、結果として空気からガラス内に反射ロスなく光を伝送できることになる。

ということらしいのだが、合っているのか？？　 ところでこの研究、タイトルには「新奇光学素子を開発」とあるものの、実際にメタマテリアルを作成して反射をゼロにしたのではなく、このようなことが理論上可能であることを計算によって示したということのように読める。こういうのを「開発」って言うのかな？　それにしても、面白いことを考えたものだ。

大量生産可能なマイクロリアクタ

FujiSankei Business iの記事（3/28）。日立製作所　年間最大７２トンの薬液合成　化学反応実験プラント開発

　日立製作所は二十七日、数十マイクロ（一マイクロは百万分の一）メートルという微細な溝の中で効率よく化学反応を起こす化学反応装置（リアクター）で、年間最大七十二トンの薬液合成を可能にする実験プラントを開発したと発表した。マイクロリアクターと呼ばれる同方式による薬液合成は現在、ドイツのメーカーが年間十トン以下の装置を販売しているが、大量合成は困難だった。

　今回、幅・高さともに一・五メートルの装置の中に、マイクロリアクターを最大二十個まで並列して搭載できるため、大量の薬液合成を可能にした。

　今後一－二年の間に装置の量産化を目指す。

　同装置を活用することで消炎鎮痛剤のアスピリンの生成など、医薬品や化粧品、農薬などを高効率で生産でき、約二割のコスト削減が期待できるという。

　マイクロリアクターは、医薬品などの生成過程で、二種類の液体をマイクロレベルの溝の中に流して合成させる。従来の液体を攪拌（かくはん）する方式に比べ、約１５％効率的に合成できるため、副生成物が減り、コストが削減できるなどの利点がある。今回は撹拌方式と同規模の大きさの装置で、同量規模の薬品合成を可能にした。

　また、マイクロリアクターの筐体部にニッケル合金、液体が流れるチップ部には石英ガラスと耐腐食性の高い素材を使用し、対象となる薬液の幅を拡大させた。

　同社の北野誠・機械研究所主管研究長は「本格的な工業化への第一歩を踏み出せた」と語り、実用化が近いことをうかがわせた。

　同社によるとマイクロリアクター市場は二〇〇七年から立ち上がり、一〇年には約一千億円規模になると見込んでいる。

マイクロリアクターと言えば、普通はごく微小量を反応させる反応器というイメージだが、年間72トンの合成が可能というのはすごい。この記事には、装置の外観写真も掲載されているが、このやや大型の実験機器でそんな大量の合成が可能となるんだ。ちなみに、72ton/年 = 197kg/日 = 8.2kg/時 である。毎時8.2kgというのはやっぱり大きい。本当にそんな大量の処理ができるのか？

日立製作所のニュースリリースにも、単位反応器のサイズなどの詳しい情報は掲載されていない。最大20個の反応器を並列に接続した場合の最大生産量が72トン/年ということなので、反応器1個当たりの処理量は 410g/hr = 6.8g/minとなる。

この記事やリリースにはマイクロリアクタの特徴があまり詳しく書かれていないのが残念だが、日立のサイトで探すとバイオＭＥＭＳが見つかった。これはバイオ系の研究用途のマイクロリアクタのようだが、化学工学系の大量合成を想定したものとしては、例えばこの研究などが典型的な例だろうか。

従来の化学工学では、実験室での試験管規模の合成から工場での大量生産までの間に何段階かのスケールアップが行われ、反応器や配管などの全てのサイズが大きくなることで起こる様々な問題を工学的に取り扱うことで実用生産に漕ぎつけていた。マイクロリアクタでは微小空間で反応を起こすことで、温度や組成の均一性を確保し、個々の装置をスケールアップする代わりにリアクタの数を増やすナンバリングアップの手法により生産量を増やすことを狙う。

これによって、従来の反応装置では合成できなかった物の合成が可能になったり、極めて危険な反応も安全に行えるといったメリットを享受し、なおかつ大量合成ができるという期待が高まった。実際に多くの企業や研究機関がマイクロリアクタの実現に向けて研究開発を行っているだろうけど、今回の成果は、実用的なレンジの処理量を持った装置がついに実現したということだろうか。

どの程度複雑な反応に適用できるのか、そして、この装置がどの程度の価格となるのかにも興味のあるところだ。この装置をさらに数十台並べれば1000トン／年規模の生産ができることになる。安全装置をフル装備したとしても、千トン規模のプラントを建設するのと比べれば相当に安上がりとなりそうだし、ほとんど無人に近い運転が可能となるとすればランニングコストもかなり安くなるだろう。

しかし、一つの反応器で数グラム/分という処理量は、やっぱりマイクロリアクタとしては異例の大きさだろう。反応器のサイズが数十μmとのことだから、例えば直径 50μm、流量 7cm3/minと仮定すると、流速は 59m/sec（時速212km！）になる。うーん、いくら何でも速すぎるよな。。。　それに、もし反応時間を1時間程度取ろうとしたらどうするんだろう？？　（まあ、瞬間的に終わるような反応を対象とするんだろうけど。）

検索してみたら、山形大学工学部の宍戸さんの私的マイクロリアクタ論というなかなか興味深い論説を見つけた。ここには、マイクロリアクタがパラダイムシフトともてはやされた時期を振り返り、今冷静に考えてみた結果、ナンバリングアップといっても、実用的にはせいぜい数十個程度に収める必要性があるだろうと述べている。その意味では今回のリアクタが最大20個というのは興味深い一致と言えるかもしれない。

クローン技術で作るヘルシーな豚肉はうまいか？

中国新聞（3/27）の記事。「魚の脂肪」持つ豚が誕生　遺伝子改変でヘルシー？

【ワシントン２７日共同】血液をさらさらにする効果があるという魚の脂肪成分を多く含む豚を、遺伝子組み換えとクローン技術で誕生させたと、米ミズーリ大などのチームが２６日付の米科学誌ネイチャーバイオテクノロジーに発表した。

　チームは「よりヘルシーな豚肉への一歩」としている。しかし、ここまで人為的に操作した食品が消費者に受け入れられるかどうかは未知数だ。

　この成分はエイコサペンタエン酸（ＥＰＡ）など、血管を詰まらせにくくするとされる「オメガ３脂肪酸」。魚に多いが、豚肉には「オメガ６」という別の成分が多い。

　チームは豚の胎児から採取した体細胞に、オメガ６をオメガ３に変える「ｆａｔ１」という遺伝子を組み込んだ後、この細胞を基にクローン技術で子豚を誕生させた。

というもの。なかなか面白いというか、ついにここまで来たかというべきか。向こうのニュースを検索してみると結構話題になっているようだ。ざっと見てみたが、Los Angeles Timesがわかりやすいようだ。これによると、このオメガ３脂肪酸を作る遺伝子の導入操作は、

The team of scientists from Harvard, the University of Missouri and the University of Pittsburgh used a gene from an earthworm, which naturally produces omega-3 fatty acids, to genetically modify their pigs.

The researchers began by harvesting more than 1,600 eggs from female pigs. They removed the genetic material from the eggs and replaced it with new DNA that had the earthworm gene inserted.

The manipulated embryos were then implanted into 14 surrogate mothers. A total of 10 male piglets were born.

DNA analysis of the piglets showed that six had the earthworm gene, according to the study published online Sunday in the journal Nature Biotechnology.

というもので、earthworm （線虫 C. elegans）から取った遺伝子（fat-1）を導入した卵を14匹の代理母に戻し、10匹のオス豚が生まれ、そのうち6匹が導入遺伝子を持ちオメガ３脂肪酸を生成していることが確認されたということのようだ。SCIENTIFIC AMERICAN.COMによると、その後死んでしまった豚もいたようだが、この遺伝子が原因ではないとのこと。

面白いのは、豚の脂肪酸を改善するためにオメガ３の豊富なえさを与えて豚を育てた場合には食欲をそそらない程にまずい肉になってしまったらしいのだが、今回の場合はどうか？ということ。今回の研究者はまだこの豚の肉を食べていないので味は不明だが、少なくともこの豚は魚臭くはないし、味も変わらないのではないか、と言っているらしい。。

オメガ３とかオメガ６といった脂肪酸の分類については、こちらやこちらなど。ちなみに、標準的な豚肉の場合、オメガ６脂肪酸が約15％、オメガ３脂肪酸が約1％なのだが、この遺伝子組換え豚の場合、オメガ３脂肪酸が約8％になったとのこと。（Nature Biotechnology の論文はこちら。　詳細データ）

まあ、この豚肉が実際に市場に出るまでには多くのハードルを越えなくてはならないだろうけど、そんなことするよりも素直に魚を食べたらどうだ？　と思わなくもない。（もっともロサンジェルスタイムスには、水銀で汚染されている魚よりも将来は有望なオメガ３脂肪酸源かもしれないとも書いてある。）

最古のメタン生成菌の存在確認

YOMIURI ONLINEの記事（3/23）。３５億年前の地球に生命体？従来より７億年さかのぼる

　最も古い生命体とされるメタン生成菌が約３５億年前に存在していたことを示す証拠を、東京工業大学の上野雄一郎助手（地球科学）らが発見した。

　これまでの証拠より約７億年古い。

　メタンガスは、二酸化炭素の約２０倍の温暖化効果があり、太古代（２５億年以前）に地球の寒冷な気候を緩和し生物が暮らしやすい環境を作ることに貢献していたと考えられる。

　２３日付の英科学誌ネイチャーに発表する。

　上野助手らは、西オーストラリア・ピルバラの約３５億年前の古い地層で、石英に閉じ込められていた気泡の中に生物が作ったメタンがあることを突き止めた。

　この石英は、熱水が岩盤を上昇し海底に達した時に溶けていた成分が結晶化してできた。炭素には原子量が１２と１３の２種類があり、生物は軽い１２を取り込みやすいため、炭素と水素でできているメタンの炭素を調べると生物が作ったものかどうかがわかる。メタンは海底の熱水中の菌が作ったらしい。

　生命の最も古い痕跡は約３８億年前のグリーンランドの堆積（たいせき）岩のものだが、どのような生物が作ったのかわかっていない。上野助手は「昔の地球がどのような気候だったのか考える手がかりになる」と話している。

というもの。随分早い時期にメタン生成菌なんて奴がいたらしい。この研究を行った上野さんの所属する丸山・廣瀬研究室のホームページを見ると、なんだか楽しそうな研究環境のように見える。

実はこの記事で気になったのは、「炭素には原子量１２と１３の２種類があり～メタンの炭素を調べると生物が作ったものかどうかがわかる。」というくだり。歴史的年代特定に使われる同位体炭素年代測定法という奴では、炭素14を使うはずだし、そもそもこんなに古い年代特定には使えないはず。例えば、Wikipediaでは、炭素14の半減期は5730年なので測定限界は約6万年前までとある。同じニュースを扱った asahi.com のメタンつくる微生物、３５億年前にも存在？には、

　上野さんらは、オーストラリア西部の３５億年前の岩石中にとりこまれた泡を解析し、水や二酸化炭素のほか、微量なメタンを見つけた。メタンに含まれる炭素を分析した結果、これは生物がつくったものだとわかった。

　炭素には、質量が異なる２種類があり、噴火などでもたらされたメタンと、生物の活動によってできたものでは、２種類の比が異なっている。

とある。そうか、よく読むと、炭素同位体の割合で年代を測定しているのではなく、生物由来かどうかを判定しているんだ。その年代はメタンが含まれていた岩石の年代を別の方法で特定したということらしい。ややこしいな。

でも、炭素14を用いた炭素同位体年代測定法は、生物が自然界の炭素同位対比と同じ組成で炭素を自分の体に取り込み、生きている間はその組成を維持するものの、死後は炭素14が自然崩壊して同位体組成が変化することを利用したもののはず。今回のメタン生成菌の証拠とされるものは、炭素12と炭素13の比率が生物由来と噴火由来で異なるということによるようだが、矛盾してないだろうか？

探してみたら、Jabionコラムに、そのものズバリの解説記事が掲載されているが、生物由来と地球由来の炭素同位体比の違いについては、最近明らかになったとだけ記されている。（もっとも、この記事によると既に2004年の段階で、南アフリカで35億年前の生物由来と思われるメタンを発見されていたようだが、今回の発見では、その辺の関係はどう考えられているのだろうか？）　NHKのかがく用語集でも、「化石の認定」の項目で

生物が炭酸同化で炭素を取り出すときに、炭素の安定同位体である炭素12と13のうち、選択的に炭素12を多く取り込みます。もし、炭素の同位体が12Ｃが多い方に大きく偏っていれば、それが生物源の炭素であるという決め手になります。

と書かれている。また、この原理を利用して、森林からのCO2放出量を見積もるという研究もある。とすると、炭素14で年代を測定する際にも同様の問題が起こりそうなものだが 放射線炭素(炭素14)で年代を測る にも、この辺の問題は出てこない。自然界の炭素同位体比率を見ると、C13は約1%であり、C14は1兆分の一（1ppt）と非常に少ないためなのだろうか？更に調べてみたら、年代測定のパレオ・ラボという会社の年代値の補正に、同位体分別効果の補正として、

樹木などは重い14Cよりも軽い12Cを選択的に取り込むために試料中の14C濃度が大気中の14C濃度より低くなり、貝などの炭酸塩でできたものは大気中の14C濃度とほぼ同じか高くなる傾向があります。同位体分別効果は同位体の質量差に比例するので、安定同位体である12Cと13Cの同位体比をみれば、試料が外部からの炭素の供給を絶った時点の試料の14C濃度を知ることができ、同位体分別効果による年代値のずれを補正することができます。

とあるではないか。よかった、C14法でも同位体の取り込み量補正をしているようで、なんとなくひと安心。

松坂投手のネックレス

今朝はたまたま時間があってWBCの日本－メキシコ戦を見る機会があった。松坂が好投し、打線も奮起し、安心してみていられる気分の良い試合だった。ところが、見ていてとても気になったのが、松坂投手が首に掛けていたネックレスというか、首輪のようなもの。どんなものかというとこんな奴。通常の金属のネックレスよりも太くて、結構カラフルで、しかもわざとらしくユニフォームの上からしてるから、かなり目立つのだ。しかも、この写真でもわかるように、結構固いもののようで、スポーツ選手がこれをつけて試合をするってのは相当に邪魔なんじゃないかと思うのだが。。

イヤーな予感がして、少し調べてみると3/5のサンスポには、

試合でつけたネックレスはリラックス効果、疲労回復を助長するチタン入り。昨年、愛用したものより３０倍の含浸率がある強力版。しかも青と赤という日本代表カラーをまとっての、気迫のマウンドだった。

とある。ウーム、やっぱりチタン入りと来たか。。　そういえば、最近 asahi.com にも近ごろ気になるネックレスという記事が載っていたが、チタン30倍というところから見ると、松坂投手のものもファイテンだろうか？　

世界中に放送されている大会で、こんな邪魔くさそうなものをエースピッチャーがつけているなんて（ファイテンにとっては絶好の宣伝かもしれないが）、これは世界に対する日本の恥じゃないのか？　と思って探してみると、こんな情報もある。確かに既にファイテンはアメリカ進出を果たしているようで、WIRED NEWSでも、かなり冷静にというかシニカルにレポートされている。

さて、ファイテンで問題の商品を探してみると、RAKUWAネックというものらしい。詳しい情報は、このあたりに載っているが、アクアチタンの繊維、チタンボール、炭化チタンなどが含まれているらしい。水溶性チタンと金属チタンと炭化チタンと、何とチタン３種盛状態なのだが、一体どんな意味があるんだろう？？　これらがそれぞれどういうメカニズムで効果を発揮するのか、あまりまともな説明はなされていないようだ。

こちらには、もっと詳しい説明が載っているが、この説明がファイテンの公式見解かどうかは不明である。とはいえこれを読んでも、チタンを含んだネックレスを着用することで運動能力が向上するとは到底思えないのだが。。　（ちなみに、チタンのイオン化傾向がそんなに大きかったら、あまり工夫しなくても簡単に水に溶けると思うけどね。。　従来から知られている水溶性チタン化合物については松本製薬工業の資料の p.16などが参考になる。）

それに、チタンを水溶性としたのであれば、逆に使用中や洗濯中にどんどんチタンが溶出しそうなものだが、よくある質問などの説明を読んでも、さっぱりその辺の理屈がわからない。それに、衣服の上からネックレスを着用して効果が出るものなのか？？

もう一つ気になるのは販売方法。先のサイトでも下の方で、RAKUWAをつけてペットボトルを持つと軽く感じるという実演の話が載っているのだが、どうやらこの実演がファイテンの販売方法としてあちこちで使われているようだ。例えば、こちらの方やこちらの方のように、実際に体験してみて、その効果を実感して購入する人も多いようだ。もっとも、こちらの方のように実感できない人もいるようだけど。。

チタン製品を身に付けたら、その瞬間にミラクルな効果が出るなんてことはありえないだろうけど、ではこの実演は何なのか？　本当に効果があるなら、こんなちゃちな実演ではなくて、きちんとした比較実験を行えばいいだろうけど。　復氷の のぶさんは、その後実際に体験してみたのだろうか？

日本シームレス地質図と産総研データベース

産総研のプレスリリース（3/2）から。20万分の1日本シームレス地質図全国版を公開

　独立行政法人 産業技術総合研究所【理事長 吉川 弘之】（以下「産総研」という）地質情報研究部門【部門長 富樫 茂子】統合地質情報研究グループ 脇田 浩二 研究グループ長、宝田 晋治 主任研究員、井川 敏恵 産総研特別研究員、Joel Bandibas重点研究支援協力員、吉川 敏之 主任研究員らは、地質調査総合センターと共同で、全国の20万分の1日本シームレス地質図を完成させた。これは、全国統一基準の地質図としては、現在国内で最も詳細な広域地質図となる。産総研の研究情報公開データベース(RIO-DB)において一般公開中である（図１）。今後、地震や火山情報、地滑り情報、重力図、衛星画像と比較するなど、さまざまな地質情報の基本図としての利用が期待される。

ということで、最近はインターネット上で様々な地図や衛星写真などが気軽に見られるので、とても便利になったものだ。今回のものは、専門家の他にも、一般の地質図マニアの方（？）や化石採集を趣味とする方などにはとても有意義な地図なのかもしれない。地質図を見てどうするの？　という普通の人向けには、シームレス地質図サポートページもある。ここには、用語解説の他にも、日本列島の地質と構造、地球の構造、地質年代表、岩石と地層の分類、岩石や地層のでき方、といった地学の基礎的な解説もあり、一般の人を意識したとても親切なページとなっている。

このシームレス地質図データベースだが、いろんな表示方法が選べるようだ。インターネットエクスプローラの場合には、J-GeoView形式で閲覧すると、最初のデータ読み込みには時間が掛かるが、ズームやスクロールが可能で、カーソル位置の地質についての解説も自動的に表示されてなかなか面白そうだ。

ところで、最初にこのデータベースを見に行こうとしたら、たまたまうまくつながらなかったために、この上のフォルダを見てみたら、RIO-DB 研究情報公開データベースに行き着いた。このサイトのことは全然知らなかったが、ここで公開されているデータベースはなかなか充実していて驚かされた。

例えば、日本の地球化学図や活火山データベース、はたまた人体寸法・形状データベースやなんてのも面白そうだ。他にも、専門家向けにもかなり有用そうなデータベースが沢山公開されているようだ。今回の地質図も含めて、一度じっくりと中を探索しまわって、いくつか使いこなしてみたいところだ。

マグナス風車の実用化

nikkeibp.jp（2/23）の記事。新方式「マグナス効果」を使った風力発電、メカロ秋田が開発加速

「マグナス効果」と呼ばれる原理を使った新方式の風力発電装置の開発を進めるベンチャー企業のメカロ秋田が、その実用化開発を加速し始めた。（中略）

この風力発電に使われているマグナス効果は、野球でピッチャーがカーブを投げる際にボールが曲がったり、ストレートを投げた際にボールが浮き上がったりする原理である。自転している球や円柱が向かい風を受けると、向かい風と自転方向が一致する側では風の流速が速くなって圧力が小さくなるが、その反対側では流速が遅くなって圧力が大きくなる。この結果、球や円柱は一致する側へ向いた力を受けて、その方向に進むことになる。

この原理を風力発電に利用するためには、通常の風車では羽に相当する部分に複数の円柱を放射状に取り付ける。この複数の円柱をモーターなどで同じ方向に回転させながら、向かい風を受けさせると、マグナス効果によって風車が回転する。この回転エネルギーを電力に変換すれば風力発電が可能になる。このような原理は専門家の間では従来から知られており、マグナス効果を利用した風力発電を実現することは原理的には可能であることが分かっていた。しかし、これまでは十分な出力を得ることができず、実用化には至っていなかった。（後略）

文章による説明ではわかりにくいのだが、技術＆事業インキュベーション・フォーラムの新方式「マグナス効果」を使った風力発電、メカロ秋田が製品化に向けて開発を加速にはマグナス効果の図解や実際の風車の写真が掲載されており、なかなか興味深い風車であることがわかる。従来の常識的な形状の翼の代わりに回転円柱型の翼とすることで、より効率良く揚力を発生でき、従って発電効率も高くなるということらしい。

調べてみると、秋田マグナス協会のサイトに詳しい情報が掲載されている。マグナス効果そのものは野球のカーブボールが曲がる原理として理論的にも認められている理論のようだが、この原理を風力発電に応用しようとしたのは、ロシアの科学アカデミーが最初らしい。その成果に秋田県が注目し、ベンチャー企業であるメカロ秋田と大学、高専との共同開発により実用化を目指しているとのこと。

東北の元気な企業（メカロ秋田）には、この会社の社長のインタビューが掲載されているが、ロシアの風車の翼は単なる円柱形状だったのを、秋田での研究の結果、スパイラル型のフィンを取り付けることにより揚力が向上したというという成果を紹介した後に、

村上社長：円柱を回すのはモーターですから、その消費電力を差し引く必要があるのですが、それでもプロペラ型と、このスパイラルを付けたマグナス型風車とでは翼一本当たり4倍程度の揚力差があるということが発見出来ましたね。

佐々木次長：素晴らしいですね。どうしてこんな性能が出るのですか？

村上社長：それが分からないんです。流体力学を長年研究されている伊藤先生にも結果を確認して頂いたのですが、やはり現時点では分からないと仰っていました。解析しなければならない要素が多過ぎるんですね。四次元の応用になってしまうので、解明まで早くても3年、もしかしたら10年かかるかもしれないと言われました。

とある。まあ、無理やり変な理屈をつけて説明するより、正直で良いだろう。でも、わざわざ電力を使って円柱型の翼を自転させても、風車全体の回転によって得られる電力が通常の風車の4倍にもなるのであれば、もっとはるかに注目されても良いと思うのだけど。。　実験がしっかりしているならば大丈夫だとは思うが、ちょっと心配でもある。

この技術が本物ならば、応用分野としては風力発電以外にも、それこそ飛行機などの翼の代わりにマグナス型回転円柱翼を採用するとか、航空機やヘリコプターなどのプロペラをこのマグナス翼にしてみるとか、いろいろとあっても良さそうだ。こんな形の扇風機なんかも面白そうだし。。

ちなみに秋田高専のAKITA地域共同テクノセンター報の p.7/102 にこの風車の研究についての資料があるが、マグナス風車のメリットとして、

①風速域が広く，１日の稼働時間が長い②円柱は翼に比べ製作コストが安価である③円柱は翼に比べ強度が大きい④トルクが大きく，風車の回転数を小さく取れる⑤寒冷地で問題となるブレード着氷が少ない

を上げている。各円柱翼を回転させる機構は複雑になりそうだし、その分だけ回転部分が重くなりそうなのも気になる。。　今度秋田に帰った時にでも見に行ってみようかな。

液体炭酸による人工降雨

日本経済新聞の2/20朝刊、科学面の記事から。

薄い雲から人工降雨、九大など　厚み１キロで実験成功

　九州大学などの研究グループ（代表・真木太一　九大教授）は、比較的薄い雲から人工的に雨を降らせる実験に成功した。これまでは雲の厚みが２、３キロメートル以上必要だったが、１キロメートル程度でも雨が降ることを実証した。雨をダムなどに降らせて水不足の解消などに役立てる基礎的な成果だ。

　実験には防衛大学校やユタ州立大学、海上自衛隊が酸化した。２月初旬、長崎県の壱岐上空で、飛行機から二酸化炭素の液体（液体炭酸）約１キログラムを雲の底にまいた。

　液体炭酸は大気中の水蒸気を冷やし、雨のタネになる氷の結晶を大量に作った。約１時間後に液体炭酸をまいた雲だけが、福岡県と佐賀県の県境でみぞれを降らせたことをレーダーで確かめた。雨量は１時間当たり約１ミリだった。

雲が山にさしかかる前に液体炭酸を雲に含ませると、雨量が増えた。同様の方法で「過去に２－３キロの厚さの積雲から約百万トンの水をダム流域に降らせた」（九大）という。
今回の雲の厚さは約１キロメートルで、あまり厚くない雲でも雨を降らせることができることがわかった。海辺から少なくとも２０－３０キロ内陸の広範囲に雨をもたらせるという。

従来も地上からヨウ化銀の煙を立ち上らせて、人工的に雨を降らせる方法があったが、煙が思うように雲まで届かないのが難点だった。雲の上からドライアイスの粒をまく方法もあるが、雲にまんべんなくまくのが難しいという。

以前、中国の人工降雨というエントリーを書いたのだが、その時の印象としては、人工降雨技術というものにやや怪しげな印象を持った。（撒いた、降った、という関係だけを強調されると、怪しげな健康食品の宣伝と通じるものがあるし。。）その際に紹介した、気象研究所の村上さんの第8回WMO気象改変に関する科学会議出席報告（pdf）というレポートは、URLが変わっていたので、再度リンクを貼っておく。

今回の実験も、撒いた、降ったという話のようなのだが、どうなのだろう？　この技術については、毎日新聞のなぞなぞ科学で紹介されているが、「人工的に雨を降らせるのは可能だが、『雨が降りそうで降らない雲』が存在することが前提だ」とある。降りそうで降らない雲から雨が降ったのか、それとも降りそうで降らない雲のように見えたけど、実は降る雲だったのか、どうやって区別するんだろう？

もう一つ気になったのは、液体炭酸という重くて冷たいものを雲の底にまいても、雲の本体とは相互作用することなく、液体炭酸が降下してしまうのではないか？　という疑問。炭酸ガスはガスとしては空気よりもかなり重く、液体状態であれば水と同等の密度のようだ。（参考）

調べてみたら、自然災害科学60 Vol.20, No.4 (2001)の p.19/23 から、九州大学の脇水さんらの報告が載っていて、この中で、液体炭酸による人工降雨のメカニズムや実験結果の説明がされている。それによると、この方法はヨウ化銀やドライアイスを噴霧する方法とは異なるメカニズムによるもので、福田理論と呼ばれるものらしい。

この理論によると、雲の底にまいた液体炭酸により、気流や熱の出入りが複雑に絡んで、氷晶が成長し、これが融けて雨となって降下するらしいが、なかなか難しい。実際の実験の際のレーダーエコーの動きが、このメカニズムで説明されるものと一致したことから、この理論が実証されたと考えられているようだ。

人工降雨技術は、水不足の解消のために雨を降らせるという目的以外にも、例えば今年の豪雪のような際に、日本海の上で多くの雪を降らせてしまい、内陸部の降雪量を減らすことができると結構有用だと思われる。あまり大幅な気象改変などは、どんな副作用があるかわからない恐ろしさもあるが、今後は地球温暖化の影響からか、極端な気象現象が頻発するという予想もあるので、少しでもそれをマイルドにするような改変技術の有用性は今後大きくなりそうな気がする。

金属性と半導体性のカーボンナノチューブ

産業技術総合研究所のリリース（2/15）から。金属性カーボンナノチューブを簡単に80％まで濃縮

　独立行政法人 産業技術総合研究所【理事長 吉川 弘之】（以下「産総研」という）ナノテクノロジー研究部門【部門長 横山 浩】自己組織エレクトロニクスグループ　片浦 弘道 研究グループ長らは、過酸化水素を用いた短時間の処理で、単層カーボンナノチューブ（SWCNT）中の半導体性SWCNTを除去して金属性SWCNTを80％まで濃縮する事に成功した。

　透明導電性薄膜ITO（酸化インジウムすず）は液晶ディスプレイ等広範囲に使われているが、現在、インジウムが希少資源であることからコスト増や資源の確保が問題となってきている。SWCNT薄膜は、ITOに代わる透明導電性薄膜として注目されるようになってきたが、今まで実用レベルの導電率に達していない。現在、市販のSWCNT中には高い導電性の金属性SWCNTが33％程度しか含まれず、電気を流しにくい半導体性SWCNTが多く含まれることが良好な導電性を得られない理由の一つと考えられる。今回、産総研では市販のHiPco SWCNTを用い、１時間程度、過酸化水素水により酸化処理するだけで、半導体性SWCNTを選択的に効率よく除去し、金属性SWCNTの含有量を80％まで濃縮することに成功した。この処理による純度の劣化や欠陥の増加は見られず、SWCNTの導電性フィラー、特に透明電極への応用が期待される。

　金属性SWCNTと半導体性SWCNTの構造はわずかしか違わないにも関わらず、酸化反応（広義の燃焼反応）のような激しい化学反応でも、顕著な選択性が観測されることは重要であり、選択性の機構を解明、応用することにより、これまで不可能であったSWCNTの精密な構造制御技術の開発へつながると期待される。

　本技術の詳細は、2月21日から東京ビッグサイトで開催される国際ナノテクノロジー総合展・技術会議（nano tech 2006）で発表予定である。

カーボンナノチューブに金属性と半導体性の２種類があることは、聞いたことがあったが詳しくは知らなかった。このリリースの下の方に、金属性と半導体性のカーボンナノチューブについての図解説明が載っている。どうやら、炭素原子が６角形状に並んだシート（グラフェン）がチューブ状に丸まる際の巻かれ方の違いによって、金属性と半導体性が変わるらしく、理論的に1/3が金属性で2/3が半導体性となるみたいだ。

産総研のカーボンナノチューブの説明（こちらやこちらなど）でも説明されているが、なかなか立体的にはイメージできない。九州大学先導物質化学研究所の辻研究室の説明には、金属性を示すアームチェア構造と半導体性を示すらせん構造の図が載っていて、理解しやすいようだ。

今回の産総研の方法は、金属性と半導体性の混合物を過酸化水素水で熱処理するだけのようだ。プレスリリースによると、47分間の熱処理により、試料の量が最初の1%にまで減少し、結果として金属性の割合が33%から80%に増加したということのようだ。ということは、半導体性のカーボンナノチューブが当初の0.3%まで減少する間に、金属性のカーボンナノチューブは当初の2.4%までしか減少しなかったということになりそうだ。

現時点では、確かに金属性の割合を大幅に増やすことができたものの、原料の99%がなくなっていまう（酸化してCO2になったのだろうか）し、特に半導性のナノチューブがなくなるのが辛いところで、到底現実的な手法とは言えないだろう。でも、こんな単純な処理で純度が上がったというのは面白いところだ。

ちなみに、国際ナノテクノロジー総合展・技術会議（nano tech 2006）が近いということで、ここのところ産総研のリリースを見ると、ナノテク関係の話題が景気良く出てきているようだ。

脳をやわらかくするたんぱく質？

YOMIURI ONLINE（2/8）の記事。脳をしなやかにキープ、たんぱく質の働きを発見

　脳の神経回路をしなやかに保つたんぱく質の働きを、理化学研究所脳科学総合研究センターの吉原良浩チームリーダーらが突き止めた。

　脳の発達過程や記憶障害の解明につながる成果で、８日付の米科学誌「ジャーナル・オブ・ニューロサイエンス」電子版に掲載される。

　神経細胞には、情報をほかの細胞に伝える「軸索」と、情報を受け取る「樹状突起」があり、発達期の神経細胞では樹状突起の表面の細長いとげが軸索とゆるやかに結合する。とげは運動性が高いが、成熟するとキノコ型に変化し、軸索との結合が強くなる。

　研究グループはマウス実験で、細長いとげに豊富に含まれるテレンセファリンというたんぱく質がキノコ型への変化を抑制し、情報伝達のための神経回路を柔軟に保っていることを確認した。これをなくしたマウスは大きなキノコ型が多数出現した。テレンセファリンにより小さくて運動性を失わないキノコ型が作られ、成熟した脳も外界からの刺激を受け入れて活性化されると考えられる。

成熟すると樹状突起のとげがキノコ型に変化してしまい、脳のしなやかさが失われるということ？　神経伝達で出てくる「シナプス」という用語が出てこないけど、この話はシナプスのことだろうか？

理化学研究所のプレスリリースを見るとやわらかな脳を保つために必要なタンパク質「テレンセファリン」が出ている。理研のリリースは以前は非常に専門的で難解だったが、最初にこのように一般向けの要旨が出るように改善されたようだ。理研の説明では、

　ほ乳類は、「学習する」「記憶する」「認知する」「感情をあらわす」「意志を決定する」といった「やわらかい」脳の機能を持ちます。こうした「高次脳機能」は、外部からの情報に対応して、脳神経細胞の結合部分である「シナプス」と呼ばれる構造が柔軟に変化する、つまり脳が「やわらかい」構造であるため保たれている、とされています。

とあり、「やわらかい」という形容詞を使用している。そう言えば、ネット上では見つからないが今日の日経新聞の夕刊では

成長期を過ぎて固まった脳の神経細胞を、再び軟らかくするたんぱく質を、理化学研究所、東京大学などの研究チームが発見した。

とあるが、これだと脳細胞そのものが軟らかくなるような印象を持ってしまう。それじゃあ脳軟化症みたいだ。。（脳軟化症は決して脳細胞が軟らかくなる病気ではない、と思う。念のため）

それはともかく理研のリリース本文を読むと、このトゲがキノコに変わることについて

　神経細胞は、軸索と樹状突起という形態及び機能の異なる２種類の神経突起を有し、おもに軸索がシナプス前部の構造を、樹状突起がシナプス後部の構造を形成しています。樹状突起表面にはさらに細かな２種類の突起構造があり、それらは樹状突起フィロポディア及びスパインと呼ばれています。樹状突起フィロポディアは、脳の神経回路形成初期に多く見られる構造で、バラの棘のように細長く、運動性に富み、他の神経細胞の軸索と未熟なシナプス結合を作ります。樹状突起フィロポディアはその後、スパインといわれるキノコ型の形態へと成熟します。スパインは樹状突起フィロポディアに比べて運動性が低く、軸索と安定なシナプス結合を形成します

と説明している。なるほど、トゲがフィロポディアでキノコがスパインということらしい。この研究は、マウスを対象とした実験を行い、テレンセファリン（telencephalin）を増やすとトゲ状のフィロポディアが増え、逆にテレンセファリンが減るとキノコ状のスパインが増えることを明らかとしたものだ。ただし、その結果として実際に学習能力や記憶能力がどう変化したのかついては何も調べられていないようだ。

新聞記事からは、大人になって柔軟な思考ができなくなっても、テレンセファリンでやわらか頭に戻すことができるようなイメージが見えてくるのだが、そんなに単純なものなのかどうか？　この研究では、テレンセファリンがシナプス結合の固定化を抑制することがわかったものの、特にシナプス結合の数が増えるわけではなさそうだし、むしろ結合が不安定になったという気もしないではない。。　下手にこのたんぱく質が働きすぎると、逆に記憶力そのものに支障をきたすのではないか？　という恐れはないのだろうか？

まあでも、脳科学は今後とも注目の分野だろうし、「テレンセファリン」という単語は覚えておいて損はなさそうだ。

気化性防錆剤

今日（2/6）の日経新聞朝刊の地域総合１面、技術応用コーナーで見つけた記事に、「つるすだけでサビ防止」という小さな記事があった。ネットで探してみたら、NIKKEI NETの1/26の記事を見つけた。不動鋼板工業、つり下げ式サビ防止剤を開発へ

　鋼板加工・販売の不動鋼板工業（北九州市、高橋利明社長）は新しい方式の防せい剤の開発に乗り出した。防虫剤のようにコンテナや倉庫内につるすだけでさびを防げるのが特徴。フィルムにして包んだり、スプレーしたりする従来方式に比べ手間がかからない。自動車や鉄鋼関連など向けの需要を見込んでいる。

　防せい剤はその表面から特殊なガスが発生して鉄の表面を被膜。鉄が水分や酸素と反応するのを防ぐ仕組みだ。新方式は天井付近につり下げると防せい効果のあるガスが均一に広がり、鉄を包み込む。

　同社はこれまでも鋼材のさび防止にフィルムなどを開発、販売していた。ただ、従来方式は鋼板などをフィルムで包む作業が必要になる。コンテナや倉庫内にぶら下げるだけで効果を発揮する方式に切り替えれば、需要が高まると判断した。

　海上輸送中のさびは防ぎたいが、フィルムで覆うなどの新たな作業発生による経費増加を避けたい自動車関連企業などからの需要を見込む。

防虫剤のように吊るすだけでサビを防ぐとは中々の優れものだけど、だとすると防錆成分が揮散するだろうから、その有害性なんかも気になるところ。そもそもどんな原理なのだろう？

不動鋼板工業はホームページを持っており、そこに気化性防錆剤の紹介がある。アミン系の防錆剤成分が気化して、金属表面に吸着し、酸素のアタックを防ぐというメカニズムらしい。ただし、製品のラインナップを見ても、塗布するタイプの防錆液と、包装材としての防錆フィルムは載っているが、今回紹介されているつり下げ式の新製品は載っていないようだ。

こんな製品が世の中にあるとは全く知らなかったのだが、「気化性防錆剤」で検索してみると、予想に反して多くの製品があり、かなり古くから実績のあるものらしい。製品の形態としては、金属製品を包装するための気化性防錆紙や気化性防錆フィルムが一般的なもののようだ。また、製品を密封したパッケージ内に入れるランランのような製品もみつかった。

防錆のメカニズムや使用される防錆剤については、スリーボンドのテクニカルニュースが非常に詳しい。アミン系のさまざまな化合物（亜硝酸塩、カルボン酸塩など）が具体的に紹介されていて、気になる毒性についても言及されている。「大量に飲まない限り毒性も累積作用もなく安全であるが、口中で多少の苦味と鼻粘膜を刺激するので、大量に取り扱う場合はマスクなどの使用が好ましい。」とのこと。ちなみに、この技術資料は昭和62年のものである。

従来の製品は気化性とは言え、金属に密着させるか非常に近くに置く必要があったのが、今回紹介された新製品はコンテナや倉庫につるすだけで良いとのことだが、どうなのだろう？　このガスは空気より重いため、高所につるすことで下部に拡散させることができるようだから、例えば、従来よりも成分の密度を軽くして遠くまで拡散するようにするとか、従来よりも揮発性の高い成分、または低濃度でも効果を発揮するような成分を開発した、というような改良がなされたのかもしれない。

これらの防錆剤の金属表面への吸着は非常に弱いものらしく、あくまでも保管や輸送中の防錆が目的で、一般の使用時のサビを防ぐような使い方はできないようだ。ということであくまでも専門の業者だけが使用するもののようなので、きちんと管理して使用すれば有害性なども問題にならないのだと思われる。

それにしても、どの程度の広さのスペースにどれだけの薬剤を置く必要があるのだろうか？　倉庫全体に防錆剤のガスが充満している状態ってさすがに近寄りたくないな。。　まあ、アミン系の物質は強烈な臭いがしそうだし、マスク無しには近付けないのかもしれないけど。。

ニューホライズンズとプルトニウム電池

CNN.co.jpの（1/20）の記事。冥王星探査機の打ち上げ成功　到達は１０年後

　米航空宇宙局（ＮＡＳＡ）は１９日午後２時（日本時間２０日午前４時）、フロリダ州ケープカナベラル米空軍基地から太陽系の第９惑星、冥王星に向けて無人探査機「ニューホライズンズ」を打ち上げた。冥王星に到達するのは約１０年後になる見通しだ。

ニューホライズンズはアトラス５ロケットで打ち上げられ、約４３分後にはロケット切り離しに成功した。打ち上げは当初１７日に予定されていたが、強風と電源異常のため２回にわたり延期されていた。

ニューホライズンズは、６９年にアポロ１１号で３日間かかった月を、約９時間後に通過。約１年後には木星の重力を利用して、時速７万５６００キロまで加速する。世界初となる冥王星探査では、本体だけでなく、衛星や外側の小惑星帯カイパーベルトなどを観測する計画だ。

太陽から遠く離れると太陽光発電が使えないため、ニューホライズンズにはプルトニウム電池が搭載されている。打ち上げが失敗した場合の環境汚染を懸念する声も上がったが、ＮＡＳＡは「事故でプルトニウムが漏れ出す確率は６２０分の１にすぎない」と、安全性を強調していた。

ということで、無事に地球から冥王星に向けて旅立ったようだ。それにしても、月まで9時間というのはものすごいスピードだ。探査機の名前の「ニューホライズンズ」を目にして、思わず中学校の英語の教科書を思い出してしまったが、あちらは NEW HORIZON（まだ同じ名前で出ている！）だが、こちらは複数形の New Horizons である。Horizonといえば「水平線」と覚えていたので、複数形はおかしくないか？　と思って調べてみると、複数形の horizonsに は知識の限界といった意味があるようだ。

Wikipediaのニューホライズンズを見ると、月と木星までのスピードはやっぱり最速で、木星には13か月で到達するのだが、それでも冥王星までは9年半掛かるとのことで、冥王星はとっても遠い。。

CNNの記事で気になったのは、プルトニウム電池搭載の件。事故でプルトニウムが漏れ出す確率が 1/620 というのは、結構大きい数字だと思うんだけど、これで関係者は納得したんだろうか？（場合によっては我々だって関係者と言えなくもないだろうけど。。）

そもそもプルトニウム電池って何？　時々聞くけど、実は原理や構造は知らなかったので、ちょっと調べてみると、原子力百科事典の原子力電池には、図も掲載されており説明もわかりやすい。今回のプルトニウム電池は、238Puを主とする燃料から発生する熱を熱電対で電気に変換するもので、構造も相当にシンプルのようだ。通常の化学電池や太陽電池とは全く異なる原理と構造であり、電池と呼ぶのもちょっと抵抗を感じる。

調べてみると、NASAの土星探査機カッシーニは、スイングバイのために1999年の8月に地球に接近したのだが、その際に事故を起こし、搭載するプルトニウム電池から放射線が地球に降り注ぎ、ノストラダムスの予言が現実になる！と騒いでいた人たちが沢山いたらしい。。

で、NASAの公式ホームページNEW HORIZONSを見ると、このプルトニウム電池についてはPOWERのページに詳しい説明が載っている。ここに掲載されている資料を見ると、今回の電源は RTG（Radioisotope Thermoelectric Generator）と呼ばれていて、電池とは呼んでいないようだ。JAXAの資料によると、ニ酸化プルトニウムを11kg搭載しているとのこと。

問題の事故確率については、Final Environmental Impact Statement (Vol. I)にまとめが掲載されているが、ざっと見たところ、打ち上げ時にプルトニウムが大気中に漏れ出す事故の起こる確率が1/620で、その時に最大の暴露を受ける人の暴露量が0.3レム、暴露集団の発がん致死率の増加が（百万分の？）0.4とのこと。この調査では、他のケースも計算しており、トータルでの事故確率は1/300となっている。詳細は見ていないので、読み間違っているかもしれないが、思ったよりも事故時の放射線による被害が小さい気もしないでもない。

カッシーニの際に大騒ぎした人の資料を見ると、プルトニウムによる被害をいわゆる（吸入）毒性で評価し、全てのプルトニウムを均等に致死量分ずつ摂取させた場合の死者を求めているらしい（計算が桁違いに間違っているような気がするけど）。　一方、このNASAの計算は大気中に飛散したプルトニウムからの放射線暴露による発がんで計算しているようだ。（参考：プルトニウムの毒性）　まあ、どういう事故を想定し、どういう暴露経路を想定するか？という問題であり、その事象が起こる確率をきちんと計算して評価するのであれば、どんなにありえそうもない事態を想定しても構わないわけだが。。

それにしても、数百分の一の事故確率って結構高い。スペースシャトルの打ち上げ失敗確率は実質1/50（114回中2回の爆発事故）だから、それに比べれば相当に低いと言えなくもないのだが。。

ちなみにプルトニウム（Plutonium）の元素名の由来は冥王星のプルート（Pluto）とのこと。

乳酸はエネルギー源だった？

日本経済新聞の1/18の夕刊コラム「からだのお話」に面白い話が載っていた。

乳酸の新しい常識　筋肉動かすエネルギー源

　乳酸には「疲労物質＝悪玉」のイメージがつきまとう。「アスリートの敵」と呼ばれることさえある。だが、最近のスポーツ科学では、乳酸は筋肉を動かすエネルギー源と考えるのが新しい常識だ。運動時のエネルギー代謝を研究する東大の八田秀雄助教授は「敵どころか、アスリートは乳酸と友達になると強くなれる」と話す。

　乳酸は、激しい運動で手っ取り早くエネルギーが必要な時、速筋と呼ばれるタイプの筋繊維が糖質を分解して一気にエネルギーの元になるＡＴＰ（アデノシン３リン酸）を作る際に発生する。

　そのため、糖の搾りかすと考えられがち。悪玉イメージもそれが理由か。中学生のころの保健体育では「老廃物の乳酸は血液によって肝臓に運ばれて処理される」と習った記憶もある。

　だが、今では乳酸の本当の役割が分かってきた。「乳酸は血液に出ても再び筋肉に入ってＡＴＰを作るために使われます」と八田助教授。

　乳酸をエネルギーに変えるのは、持久的な運動で活躍する遅筋と呼ばれる筋繊維。休むことのない心臓は遅筋の固まりだ。体の化学工場といわれるミトコンドリアが大量にあり、酵素を使って脂肪や糖からＡＴＰを常に作っている。

　ブドウ糖（グルコース）１分子から速筋は２個のＡＴＰしか作らないが、ミトコンドリアで完全に水と二酸化炭素に化学変化すれば、計３８個のＡＴＰが得られる。

　乳酸を日常生活での疲労感の原因とする見方は根強いが、八田助教授は明確に否定する。「アスリートでもないのに、体にたまる乳酸を意識する必要などありません」

　日常生活では基本的に大量の乳酸が発生しない。階段を何階も上るような場合に乳酸が多く出ることもあるが、安静にして３０分もすればなくなってしまう。翌日まで乳酸がたまって疲れが残るなどありえないという。

　慢性的な疲労の原因は、実は科学的にまだ解明されていないのだ。

さらに、ミトコンドリアでＡＴＰが生成される流れについての図が載っていて、これによると

　　速筋：　糖　→　ＡＴＰ　＋　ピルビン酸、　ピルビン酸　→　乳酸　（解糖系）
　　遅筋：　乳酸　→　ピルビン酸
　　ミトコンドリア：　ピルビン酸（＋酸素、脂肪）→　ＡＴＰ＋ＣＯ2＋Ｈ2Ｏ　（酸化系）

という流れのようだ。でも、ブドウ糖1分子から38個のATPが得られるってのは何か違和感ある表現だな。新聞記者が誤解しているのだろうか？　この辺の反応回路はややこしそうだしなあ。（参考：クエン酸回路、酸化系）

ということで、従来の乳酸＝悪玉という常識は既に古いらしい。ちなみにhealthクリニックの記載は従来の常識での説明のようだ。　Wikipediaの記述には、若干この新しい考え方が反映されているように見える。

東大の八田研究室には、この辺の話が載っているが、いかんせん文章が多すぎ。。　この先生、多くの本を出版したり、乳酸研究会を発足させたりと、かなり積極的な様子だ。

探してみると、NHKのためしてガッテンで、常識が覆る！　クエン酸ホントの健康パワーという放送で乳酸の話を紹介しているのだが、その中に、2004年8月に雑誌Scienceに同様の主旨の論文が掲載されているようだ。この研究、探してみると 2004/8/20の Volume 305, Number 5687 に載ったもので、こちらで日本語の概要が読める。

どうやら、体内でのエネルギー生成の仕組みはまだまだわかっていないことが多いようだ。まあ、とは言え、別に従来から乳酸を減らすために何か特別なことをしていたわけでもないから、我々の日常生活への影響は特にないような気もするのだけれど。。　スポーツ選手の場合には、トレーニング法などへの影響があるのかもしれないが、「乳酸と友達になると強くなれる」というのは、具体的にどうするんだろうか？　興味があるな。。

はやぶさ、帰って来い･･･

今年の更新は恐らくこれが最後となる。年末年始はPC環境があまり充実していない状況となるので、来年の更新開始は少し遅くなるかもしれない。

さて、今年もいろんなことがあったけど、今日は今年の日本の科学成果のトップではないかと思う「はやぶさ」に触れて終わりにしたい。というのも、非常に感動的なフラッシュはやぶさ、帰って来い･･･を見て、一人でも多くの人に、この健気な「はやぶさたん」のことを覚えておいて欲しいと思ったからだ。何となく年末にふさわしいというか、新年のお参りの際にも、神様にもお願いしておきたい気分というか。。

はやぶさについては、9/12のエントリーで紹介しているが、その後の劇的な着陸・離陸の成功、および直後に襲ったトラブルについては、敢えてここで触れることもないだろう。経緯については、JAXAのはやぶさ公式サイトを参照願いたい。そして、これもとても良くできたフラッシュ、hayabusaも見て欲しい。はやぶさはとても大きな成果を上げたんだと思うし、僕らにとても素敵な夢やストーリーを与えてくれたと思う。やっぱり今年のピカイチだと思う。

はやぶさの現在の状況については、12/14付けの「はやぶさ」探査機の状態についてで読める。まさに冒頭のフラッシュの絵の通り、ボロボロ状態で、決して楽観できる状況ではなさそうだが、何とか遭難せずに帰って来られる見込みも十分にあるというところだろうか？　来年中には何とか帰還ルートに乗せて、2010年に地球に帰ってくるという計画らしい。今までも幾多の困難を何とか乗り切ってきたことだし、時間が掛かってもいいから、地球に帰って来て欲しいものだ。

なお、はやぶさについての各種情報へのリンク集としてははやぶさまとめwikiというのが作られており、実に充実している。また、はやぶさを含めて宇宙開発に関しては、松浦晋也さんのブログ、松浦晋也のL/Dもはずせない。

さて、皆様本年もこのブログをお読みいただき、本当にありがとうございました。どうぞよいお年をお迎えください。

温度を上げると縮む物質

理化学研究所のプレスリリース（12/13）。温度が上がると縮む新物質を発見

　独立行政法人理化学研究所（野依良治理事長）と独立行政法人科学技術振興機構（沖村憲樹理事長）は、温度が上昇するにともない連続的に体積が小さくなる新たな物質を発見しました。理研中央研究所高木磁性研究室（高木英典主任研究員）の竹中康司先任研究員らによる研究成果で、科学技術振興機構の戦略的創造研究推進事業・チーム型研究（CRESTタイプ）の研究課題「相関電子コヒーレンス制御」の一環としても進められたものです。

　通常、物質は温度が上昇すると体積が大きくなります。これが「熱膨張」で、グラスに熱湯を注ぐと割れることなど、生活になじみの現象です。ところが、ごく希に、温度が上昇すると逆に体積が小さくなることもあります。これは「負膨張」と呼ばれ、身近には氷が水になると体積が小さくなる例があります。竹中先任研究員らは、「逆ペロフスカイト」と呼ばれる構造をもつマンガンの窒化物が、構成元素の亜鉛、ガリウムや銅の一部をゲルマニウムで置き換えると、室温付近で大きな負膨張を示すことを発見しました。

　負膨張物質は、材料の熱膨張を抑制・制御できるため、温度による形状の変化を極端に嫌う精密光学部品はじめ各種精密デバイスに利用される他、最近ではファイバー・グレーティングと呼ばれる光フィルターの性能安定化に貢献するなど、様々な分野で活躍しています。しかし、これまで実用の負膨張材料は、タングステン酸ジルコニウムなどほんの数例に限られていました。（後略）

というものだが、負の熱膨張を示すというのは確かにかなり珍しい。ここでは、氷が水になる例が出ているが、これは固体→液体の相変化に伴うものなので、ちょっと違うような気もする。ちなみに、水の場合には 0℃から 4℃の間も、温度の上昇と共に体積が減少するが、これはもちろん液体状態の話である。固体の場合にはどんなものがあるだろう？

身近なところでは、耐熱性の結晶化ガラスが負の熱膨張をする結晶を、通常の正の熱膨張をするガラスと混ぜることで、熱膨張がほとんどゼロのガラスを作り出している。

調べてみると、RuO2 などのように結晶の特定方向だけに負の熱膨張を示すものもあるが、上のプレスリリースにもある ZrW2O6 などは等方的に負の熱膨張を示すようだ。

普通の物質が正の熱膨張をするのは、温度の上昇と共に原子の熱振動が激しくなり、原子間の平均結合距離が長くなるためだ。一方、負の熱膨張は、例えば低温では何らかの歪みを含み、隙間の多い構造をしているものが、温度の上昇とともに歪みが解消することで体積が減少するケースなどがあるようだ。

今回の理研が発見した物質は、「逆ペロブスカイト」という構造を持つマンガン窒化物 Mn3XN で、Xの位置にある亜鉛、銅、ガリウムなどの一部をゲルマニウムに置換したもの。（プレスリリースは「逆ペロフスカイト」となっている。）プレスリリースに掲載されている熱膨張のグラフを見ると、室温付近の100℃程度の温度範囲に限られるものの、確かにきれいな負の熱膨張を示す領域がある。この負の熱膨張は、磁気体積効果と呼ばれるもので、インバー合金で知られる現象と同じとのこと。これは温度の上昇に伴い、その磁気特性が変化することによって体積が減少するようだ。

このMn3XN（ガリウム置換マンガン系窒化物）の特徴として、組成を調節することで熱膨張率を制御可能であること、大きな負の熱膨張を示し、それが等方的で均一であること、電気伝導性や熱伝導性が高いこと、機械的強度が高いこと、安価な原料からなることなどがあるそうで、今後の応用が期待できそうだ。

ゴムメタルとは

日本経済新聞の消費面、ニューフェース（12/6）から。「ナノテク新素材を採用、ヨネックス」という記事。

ヨネックスのアイアン「サイバースター　ナノブイ　アイアン」

2008年からの高反発クラブ規制に対応したドライバーを業界に先駆けて投入した「サイバースター　ナノブイ」シリーズのアイアンを開発。ナノテクノロジー（超微細技術）を使った新素材「ゴムメタル」をヘッド部やシャフト部に採用した。しなりやすく復元力があるため飛距離が伸びるほか、ボールを打ったときに心地よい感触が得られるという。

というものだが、調べてみるとニュースリリースは、9/22に出ているし、販売も10月末から行われているようだ。何で今頃ニューフェースとして紹介されるんだろう？？　それはともかく、今回注目したのは「ゴムメタル」。ニュースリリースによると、これは、豊田中央研究所が開発したチタン合金のことで、豊田中央研究所の登録商標らしい。

ヨネックスのサイトで探してみるとゴムメタルの解説によると

サイバースターナノブイに採用された新チタン合金「ゴムメタル」は、ナノ（10億分の1）の領域における特異な変形組織により従来にない多機能をもたらします。例えば、低弾性率化と高強度化、この相反する二つの特徴を併せ持つのもそのひとつです。つまり、少ない力でも弾力を示し、それでいながら高強度を誇るというものです。また、温度の高低差（-273度～300度まで）による弾性率の変化がないのも大きな特徴。「ゴムメタル」は、様々な機能を同時に備えた多機能新チタン合金です。

とある。弾性率が小さいということは、一定の変形を起こすのに必要な力が小さいということで、「ゴムメタル」という名称も合わせると、何となくグニャグニャのイメージを持つのだが、あくまでも金属なんだし、ゴルフクラブに使うくらいだから、いくら何でもゴムという名称は行き過ぎじゃないのだろうか？

豊田中央研究所のゴムメタルのパンフレットには、他の材料と比較した弾性率と引張り強さのグラフやひずみ－応力曲線が載っている。確かに、低弾性率で高強度であり、しかも広い範囲で弾性変形を示すという特徴があり、これは面白い材料のようだ。日本機械学会誌に掲載された記事によると、この特異な挙動の発現機構については、

以上のようなゴムメタルの特異な機能は、それが持つ不思議なナノ構造に起因している。すなわち、強加工後も「転位」や「双晶」は観察されず、フラクタル的な階層構造の離散的なひずみ場を内包する、マーブル状の組織に変化するとともに、結晶格子が大きく湾曲することから、従来の金属材料とは異なる未知の塑性変形メカニズムが働いていると推定している。

とあり、結局のところ、よくわかっていないようだ。。　それにしても、結晶格子が大きく湾曲するって、どうなっているんだろうと思いきや、こちらには、電子顕微鏡写真なども掲載されており、確かに湾曲しているように見える。。

実用化された例としては、メガネフレームがあり、これを見ると確かに「ゴムメタル」という名前にもうなずけるものがある。他には緩みにくいネジもあるようだ。

ヨネックスではゴルフクラブ以外にテニスラケットにも採用しているのだが、フラーレンやらゴムメタルやら、本当にスポーツ用品はハイテクの塊だ。とても面白いと思うし、新素材の実験場として、もっとどんどん突っ走ってもいたいとも思うのだが、実際に使ってみた場合、一体どの程度の差を実感できるものなのだろう？？

フラーレンからさまざまな形状の素材を作る

YOMIURI ONLINE（11/22）の記事。極微粒子フラーレン自由な形に、医療材料など応用期待

　炭素でできた極微の粒子「フラーレン」を材料にして、さまざまな形の立体を簡単に作る方法を、物質・材料研究機構（茨城県つくば市）の研究グループが開発した。

　フラーレンは、燃料電池や医療材料などへの活用が期待されているが、微細加工の難しさが応用への壁だった。今回の成果で実用化が大きく進みそうだ。

　フラーレンは６０個の炭素原子でできた直径約０・７ナノ・メートル（ナノは１０億分の１）のボール状の炭素化合物。将来の応用が期待される「ナノテク素材」の代表だ。

　研究グループは、フラーレンにさらに炭素をくっつける特殊な加工などを施したうえで、アルコールの一種に溶かした。これを加熱、冷却すると、ラッパ状の筒や球状カプセルなどの形ができあがった。立体の形は、溶かし込む液体によって、いろいろに変えることができるという。

　研究グループの中西尚志研究員は、「できあがった素材は、抗がん剤を病巣に運ぶ微小カプセルや、燃料電池の電極などへの応用が考えられる。今後は共同研究する企業を募り、実用化に取り組んでいきたい」と話している。

というもの。一度読んでもよくわからない記事である。タイトルの「極微粒子」という用語からして何となく、定義の不明確な用語だ。（超微粒子とかナノ粒子とどう使い分けるんだろう？）

この記事では、いわゆるC60に炭素をくっつけ、それをアルコールに溶かし、加熱・冷却することでフラーレンの形状がいろいろと変わるかのように読める。何だかイメージできなかったのだが、物質・材料研究機構のプレスリリースには、この方法で作った、球状、繊維状、円盤状、コーン状のそれぞれの素材の写真が掲載されている。例えば球状粒子の直径は400～500nmであり、繊維状粒子の長さは数μｍ程度ありそうだ。つまり、これは多数のフラーレンが集合してそれぞれの形状となったもので、フラーレン自身の形状が自由に変わるのではなく、フラーレン粒子の集合の様式を自由にコントロールできるということらしい。

リリースにもあるように、０次元、１次元、２次元、３次元のそれぞれの形状を作り出せることが興味深いのだが、しかも球状粒子はとてもきれいな球状だし、繊維状粒子は非常に細長くて立派なファイバーだ。これらの粒子の物性がどうなっているのか（カーボンナノチューブと比べてどうなんだろう？）、非常に興味のあるところだが、今回はそこまでは調べていないようだ。

具体的な製法は、PDF版資料に書かれている。まずフラーレン（C60）にアルキル鎖を３本くっつけるようだ。最終ページの構造を見ると、このアルキル鎖化合物は、C16の直鎖が3本伸びたちょっと変わった構造で、これをC60と結合させている。（読売の記事では炭素をくっつける特殊な加工と書いてあるけど。。）

これを、それぞれ異なる溶媒に溶解し、これを加熱した後に冷却すると、

　・ジオキサン溶媒　→　円盤状粒子
　・1-プロパノール溶媒　→　ファイバー状、チューブ状粒子
　・2-プロパノールとトルエンの混合溶媒　→　球状粒子
　・テトラヒドロフラン溶媒　→　コーン状粒子

が得られるようだ。ふうむ、フラーレンはトルエンには溶けると聞いていたけど、このアルキル鎖処理をすると、極性の異なるいろんな溶媒に溶けるようになるらしい。それに、ここに出てくる溶媒はかなり単純で、ポピュラーなものばかりというのも面白い。何故この形になるのかは不明のようだし、これならもっと色んな溶媒で試してみたら、面白い形が得られそうで楽しそうだ。。

操作も簡単そうだし、いろんなバリエーションが考えられる点で、今後の応用が楽しみな技術だと思う。この研究は、物質・材料研究機構の物質研究所、超分子グループで進められているものであり、今後の進展を期待しよう。

超音波霧化分離技術

日本経済新聞の11/15、15面（企業3・ベンチャー）から。「超音波などで純度９９．５％に　エタノール、低コストで　超音波醸造所」という記事。ネットには掲載されていないようだ。

　研究開発ベンチャーの超音波醸造所（徳島県鳴門市、本多洋介社長、0886-689-1119）は超音波と分子吸着を組合せ、ガソリンに混入できる99.5％の高純度エタノールを精製できる技術を開発した。常温常圧で精製でき、蒸留に比べてコストは三分の一で済む。日量２千－３千リットルを生産できる実用プラントも完成し、内外の化学大手と提携交渉を進めている。

　２年がかりで開発し、昨年度は超音波で濃度10％のエタノール水溶液を霧にし、エタノールと水の分子を分離して濃度を90％程度に高めることに成功した。今年度は吸着剤のゼオライトなどを利用する工程を追加し、99.5％の高純度を達成した。
　
　超音波の振動エネルギーは蒸留に要する気化エネルギーの八分の一で済む。電源に太陽電池を組み合わせてコストを大幅に減らした。（後略）

という記事。超音波で液体を霧状に発生させるところまでは、超音波式の加湿器と原理は一緒だろう。この霧をうまく液体として回収することで、混合物の分離・精製ができるということらしい。調べてみると、関連ニュースがネット上で結構たくさん見つかった。よく見てみると、ほとんど全てが、「超音波醸造所」と本多電子に関連しているようだ。

　　超音波醸造所，省エネ「超音波霧化分離技術」の実証装置が完成
　　1回のプロセスで99.5％アルコールを抽出、超音波醸造所が開発
　　京都議定書の発効で注目度高まる、省エネ「超音波霧化分離技術」の実証装置が完成
　　省エネ，温室効果ガス削減が可能な超音波霧化分離技術

などなど。また、日本酒作りの会社が何故？という辺りについては四国の産・官・学連携が参考になる。

さて、超音波醸造所というのは、松浦酒造場の子会社らしい。松浦酒造場は、オリジナルブレンドの日本酒を作ってくれる、「しゅムリエ」というサービスをやっている、面白い会社だ。サイトには、この超音波霧化分離技術で実際に製造している、25度の純米生酒「霧造り」の開発物語や、蔵元の胸の内というコラムなどが掲載されていて、とても充実している。

このコラムの23～26には、超音波霧化分離技術の仕組みの簡単な解説がある。これによると、まず霧化の段階で成分が分離され、さらに凝縮の段階でまた分離されるようだが、予想通り、結構複雑な現象らしい。セレンディピティによると、この技術は松浦社長自らが、ある時ひらめいて試してみたものらしい

他にも、超音波霧化分離技術の紹介記事は超音波醸造所のご案内で概要を知ることができ、さらに機械学会誌に書かれた解説記事超音波分留の実用化実験プラントで読むことができる。また、代理店を超音波醸造所が募集でも、詳細な説明を読むことができる。

実験データはかなり充実しているのだが、どうも、原理や実際に起こっている現象については、まだ不明な点も多いようにも見える。超音波霧化は通常の蒸留分離よりも蒸発潜熱分だけエネルギー的には有利なのはわかるけど、直感的には分離が効率的に行われる理由が思い浮かばない。。　（超音波加湿器では、水アカ成分や微生物まで霧化してしまうのが問題となっていたはずだし。。）　一体どうなっているんだろう？

まだ物理化学的な現象と化学工学的な現象が完全には切り分けられていないようだし、経験的な要素が少なからず残っているということは、スケールアップには苦労するのではないだろうか？　現時点では、実用プラントといっても、わずか2～3000リットル/日、約1000m3/年といった規模だ。記事ではガソリンに添加するバイオエタノールの精製にも、なんて論調だけど、要求される規模が2桁は違いそうだ。

一方で、既存の蒸留技術は長年ブラッシュアップしてきたもので、大規模生産によるコストの削減や、蒸留装置単独ではなく周囲のプラントとのトータルでの最適化なども徹底的に進められている。ということで、この超音波霧化分離技術が、小規模な特殊用途はともかくも、大規模汎用技術としてどうなのか？　についてはこの資料だけでは何とも言えないところだろう。。

微粒子の強度測定装置

産業総合技術研究所のプレスリリース（10/26）微粒子強度測定装置を開発に注目。多分、普通の人にとっては、特に興味のなさそうな話だけど、粉末関係の仕事をしてきた関係もあって、僕にとっては興味のある分野だ。まあ、最新技術の備忘録として書いておこう。

　独立行政法人 産業技術総合研究所【理事長 吉川 弘之】（以下「産総研」という）先進製造プロセス研究部門【部門長 神崎 修三】 集積加工研究グループ 明渡 純 研究グループ長、小木曽久人主任研究員は、サブマイクロメートル粒径（サブマイクロメートル：ここでは0.1マイクロメートル程度を示し1000万分の1メートル）の微粒子一個一個の形状の測定と、その微粒子の圧縮試験ができる微粒子強度測定装置を開発した。

ということで、0.1μm程度のサイズの粒子の圧縮破壊試験を行う装置を開発したようだ。このプレスリリースは、グラフや図が掲載されており、とてもわかりやすい。（って、単にこちらの専門領域と重なっているからだけかもしれないが。。）　ナノテクノロジーばやりで、1μm以下の粒子をナノサイズと呼んでしまう風潮がある中、サブマイクロメートルと呼ぶところも謙虚で、ちょっと好感が持てたりする。

現在、微粒子の圧縮強度を測定する装置としては、おそらく島津製作所の粒子圧縮強度評価装置ぐらいしか存在していないのではないかと思う。この装置で測定できる粒子のサイズは、10μm程度が限界だろうか？　何しろ、破壊試験を行う粒子を光学顕微鏡で見つけて、試験装置の中央に持ってこなくてはならないので、光学顕微鏡で判別できることは最低限の条件となる。もちろん、そんな小さな粒子一個が潰れる際の、荷重と変形の関係をそれなりの精度で検出できる必要もある。

今回の産総研の装置は、サブミクロン粒子を対象としているということで、もちろん光学顕微鏡は使えない。SEM（走査型電子顕微鏡）だと見やすいかもしれないが、強度測定との組合せは構造的に難しそうだし、試料を前処理する必要も出てくるし、ということでAFM（原子間力顕微鏡）を使っている。

これだけ小さな粒子を一粒ずつ確実に圧縮するために、色々と苦労して工夫したようだけど、それでも実際の測定は相当に大変そうだ。ここには、きれいな実験結果だけが載っているけど、島津の装置で数十μmの粒子の圧壊強度を測った経験から推定すると、測定に適した粒子を見つけて、きちんとセットするだけでも大変だろうと思われる。

凝集していない球状粒子ばかりだったらいいけど、不規則形状の粒子の場合にはどの方向の圧縮強度なのかという問題が出てくるだろうし、そもそもこの程度の微小粒子だと１粒ずつバラバラに分散させるだけでも大変そうだ。そういう点では、この装置が適用できる対象も限られているのだろうと思う。

ここには、アルミナ粒子の強度は、粒子径の-0.5乗に比例するという結果が載っているが、この結果はどう解釈すべきなのだろう？　粒子径以外の条件がすべて一緒であれば比較できるだろうから、例えばすべてが単結晶粒子であればわかりやすいのだが、もしもそうでないとすると個々の粒子を構成する１次粒子の数も桁違いに異なるだろうし、なかなか解釈も難しいと思われる。。

それにしても、島津製作所のサイトをちょっとお邪魔してみて感じたのだが、ここは企業のサイトとしては非常に充実していて感心させられる。特に、粉体関係などは地味な分野だけど、粉博士のやさしい粉講座のようなコンテンツも、とても丁寧な作りでなかなか出来がいいと思う。田中耕一さんのようなノーベル賞受賞者が出てくるのも、こういう企業の姿勢と関係があるのだろうか？

海洋の健康診断表サイトがオープン

10/7だから、2週間以上前になるが、EICネットニュースに地球環境に関連した海洋変動解説ページ「海洋の健康診断表」を開設へというニュースがあった。これは、

　２００５年１０月２５日から気象庁ホームページ内に、地球環境に関連した海洋変動の現状と今後の見通しをわかりやすく解説するページ「海洋の健康診断表」がオープンすることになった。

　（中略）

　「海洋の健康診断表」のページでは、（１）海面水温、海面水位、大気・海洋間の二酸化炭素交換量など、地球温暖化に関連する海洋データの長期（１０年～１００年程度）変化、（２）エルニーニョ現象や黒潮・親潮の長期変動など、天候や気候に関連する海洋の変動、（３）北西太平洋の海面水温や黒潮・親潮、潮位、海氷の週～月程度の変動、（４）北西太平洋の海面浮遊物や海水中の重金属濃度－－の項目について、「今の状態は？」、「これからどうなるの？」、「どんな影響があるの？」、「その原因は？」といった視点からわかりやすく解説する診断結果をデータとともに提供する。

というもので、日本だけでなく、地球全体の海の状態を示す様々なデータや解説が掲載されたサイトを気象庁が開設するというもので、どんな内容なのか気になっていたのだが、ようやく本日（10/25）オープンということで、早速のぞいてみた。

この、海洋の健康診断表というサイトは、外見も地味で、気象庁の通常のページと同じデザインをそのまま使っていて、イメージしていたものとは異なり、かなりとっつきにくい印象だ。

しかし、たとえば地球温暖化関係のデータでは、海面水温の長期変化傾向（全球平均）や、日本沿岸の海面水位の長期変化傾向、あるいは北西太平洋における二酸化炭素濃度の長期変化傾向などを見ると、見やすいグラフと簡単な解説が１ページにまとまっており、関連情報へのリンクが右側に並んでいて、なかなかわかりやすいし、親切だ。

他にも、海洋のデータバンクというページもあり、ここでは海に関係する非常に広範囲にわたる各種データが蓄積されていて、指定した年月日の状況をビジュアルに見られるようだ。

ということで、膨大なコンテンツの中の、ほんの一部を見ただけの印象だが、地球温暖化や気象、気候関係で海に関する情報を探す際には、まずここに来て探してみるという使い方には向いていそうだ。何よりデータが豊富だし、解説やリンクが充実しているので便利だろう。一方、定期的にデータが更新されていくので、海に関係する仕事をしている人にとってはいろいろと使いみちがありそうだ。

このようなサイトの構築は、またひとつインターネット上に有用なデータが公開されたということで、大歓迎だ。あえて注文をつけるとすると、確かに、「海洋の総合情報」と名付けるだけの豊富な内容がありそうだし、各ページは非常に頑張って作ったことがわかる力作ぞろいなのだけど、残念ながら、見た目やサイトのナビゲーションがそっけなく、不親切なことだろうか。。　プロに対しては使いやすく、素人には楽しくてわかりやすいインターフェースというのは難しいとは思うけど、もう少し工夫が欲しい気がする。

それにしても、海水温度や海流の変化の傾向だとか、海洋汚染状況などなど、ほとんど普段は興味を持つこともなく、知らないことばかりだ。主要なページの解説を読むだけでも、かなり勉強にもなりそうだし、せっかくだから、一通り目を通して、基礎知識を補充しておこうかな。。

森林浴と抗がん三兄弟

asahi.com（10/13）の記事。見落としていたのを発見。抗がん力持つ細胞、森林浴で機能向上　森林総合研究所

　森林浴をすると抗がん能力が上がるとの研究成果を農林水産省系の独立行政法人・森林総合研究所がまとめた。森林浴の新たな一面として、注目を浴びそうだ。

　森林総研が日本医大公衆衛生学教室のチーム（責任者＝李卿・講師、川田智之・教授）に委託した研究で、林野庁が１３日午後、発表する。

　実験の対象は東京都内の企業に勤める３７～５５歳の男性会社員１２人。それぞれ残業や通勤時間が長く、高いストレスにさらされている人を選んだ。

　１２人は、９月２日から３日間、長野県飯山市内の森林に滞在。１日目は雑木林で午後から２時間、２日目はブナ林とスギ林に囲まれた遊歩道を２時間ずつ散策した。

　２日目と３日目に血液検査をし、ふだんの状態と比べたところ、がん細胞を破壊するナチュラル・キラー（ＮＫ）細胞の元気度を示す「ＮＫ活性」が、２日目で平均２６．５％、３日目で同５２．６％上がった。血中のＮＫ細胞の数や、ＮＫ細胞が出す抗がんたんぱく質も増えていた。

　ＮＫ細胞の機能が高まれば、抗がん能力は高まると考えられている。研究チームは、樹木が発散するフィトンチッドが緊張をほぐし、ＮＫ細胞の働きを抑えるストレスを低下させたと判断。「仕事を休んだことの影響も考えられるが、３日目の数値が格段に上昇したことなどからも、森林浴による効果と考えてまず間違いない」と結論づけた。

というもの。森林浴については、2004/10/20のエントリーで取り扱っているが、また学会の季節がやって来て、この1年の成果が発表されたようだ。しかし、いくらなんでも、この新聞記事に書いてある結果だけで、フィトンチッドが緊張をほぐしたとか、森林浴の効果と考えて間違いない、という結論を出すのは無理があると思うのだが。。

林野庁のサイトに行くと、プレスリリースが掲載されている。このうちの１番目が上記新聞記事に対応する研究だが、このタイトルが「森林浴が、ヒトNK細胞を活性化する！」なんてビックリマーク付きで気合いが入っている。しかし、中を読んでみると、どうやら新聞記載の内容がメインで、他に比較のための実験などはしてないようだ。。　本当に、こんな実験だけで上の結論を出したのだろうか？　ざっと考えてみただけで

　　・実験対象者が１２人というのは少なすぎないか？　バラツキはどの程度なのか？
　　・実験の指標とした数値は、同一人物でどの程度の時間変動があるものなのか？
　　・森林浴以外の方法でリラックスする場合や、何もしない場合と比較してどうか？

なんて疑問が湧いてくる。森林浴に何らかのリラックス効果があるだろうことには同意したいのだが、今回の発表の論理には同意しにくいなあ。大学の先生を始めとしてこの研究に関係する人たちは、誰も疑問を感じないのだろうか？　人間を対象としたこの手の研究は微妙なものとなりやすいだけに、きちんとした手順と論理で詰めてもらいたいものだが。。

ところで、NK細胞が放出する3種類の抗がんタンパク質、パーフォリン、グランザイム、グラニューライシンのことを、通称「抗がん三兄弟」というらしい。本当かいなと思って、色々と検索してみたが、こんな怪しいページぐらいしかヒットしない。それどころか、「抗がんタンパク質」という単語も、ヒットするのは全て今回の林野庁の発表関連のページばかりじゃないの。。　ということは、今回の実験の指標そのものが独自ということか？？

ちなみにNK活性については従来から多くの知見があり、測定法などはこちらで、ストレスや生活習慣とNK活性との関係はこちらやこちらに知見が載っている。つまり、NK活性は森林浴じゃなくても、リラックスや軽い運動だけでも向上する可能性は高く、森林浴単独の効果がどれだけあるかは疑問ということ。従って、森林浴単独の効果を明らかにするためには、比較対照実験をいろいろと行うことが必須だろうと思うのだが。。

フィトンチッドだとか、何か特別な効果を持つマジックを持ってこなくても、森林浴は適度な運動と精神のリラックスが同時に達成されるので、健康に対してとても好ましい、という結論じゃ駄目なのだろうか？　

ハテナは何者？

YOMIURI ONLINEの記事（10/14）から。“半草半獣”の新種微生物、その名は「ハテナ」

　光合成をする植物と、植物などを食べて生きる捕食生物の両方の姿を持つ“半草半獣”の新種の微生物を、筑波大の研究チームが見つけた。１４日付の米科学誌サイエンスで報告する。

　和名で「ハテナ」と名づけた新種は、特定の藻類を食べると、それを消化せずに体内に取り込み、藻類が持っている葉緑体を使って「植物」として光合成をしながら生き延びる不思議な一生を送る。多様な植物が誕生した進化の途上の生命体とみられ、生物進化の解明につながる重要な発見として注目されている。

　ハテナは、和歌山県の砂浜などで見つかった体長１００分の３ミリほどの単細胞の海洋微生物。分裂して増える時は葉緑体は片方が“相続”。葉緑体のない片方には、捕食用の口が出現するという。

ということで、世の中には変わった奴がいるものだ。　Science Magagine の論文のAbstractを見つけたが、知らない単語が多く、難しい。日本語の概要がこちらで読める。なるほど、葉緑体を持たない方の子どもは捕食者となって藻を食べて、自分自身が葉緑体を持って光合成する親になるんだ。面白い。

ところで、気になるのが読売新聞の記事見出し。「半草半獣」って、さすがに「獣」はおかしくないか？　（「草」もおかしいような気もするけど。）　獣というのは哺乳類を指す言葉だと思っていたのだが？（参考：Wikipedia）　ちなみに、産経新聞のタイトルは、虫それとも草？　「？（ハテナ）」な生物というもの。「虫」はぞうり虫というような使い方があるから許せるような気もする。　asahi.comの記事は、不思議な微生物、藻食べて植物に大変身　名は「ハテナ」。植物に変身というのがちょっと気になる。MSN-Mainichi INTERACTIVEの記事はカラー写真も載っていて楽しめるのだが、タイトルは、謎の微生物ハテナ：筑波大の研究グループ、砂浜で発見で、これが一番無難かな？

ところが、この記事の中に

　海洋微生物が植物に進化する過程では、べん毛虫のような微生物が藻を取り込み、藻の葉緑体だけが発達。藻のその他の器官は退化し、葉緑体のみが残ったと考えられている。

　研究グループの井上勲教授（植物系統分類学）は「“半植半獣”ともいえる生物の発見は、海中の単細胞生物が植物へ進化していくステップの一端を示しているのではないか」と話している。

とあり、研究者自身が「半植半獣」と読んでいるようだ。生物学の専門家は、「獣」をこういう意味で使うのかな？　でも、読売の「半草半獣」は、これとも微妙に違っているんだけど、どっから出てきた言葉だろう？

どうも、例の新聞記事見出し著作権問題もあって、読売新聞は記事見出しをムキになって「創作」しているような気もしないではない。先日も、早急な研究を…「キレる子」と「ゲーム脳」の関係などという、怪しげなタイトルを創作していたし。。　あの裁判の判決文の中でも、読売新聞は記事見出しの著作物性を必死に訴えていたが、いくら創意工夫するにしても、事実や記事本文から逸脱してしまったら駄目だろう。。（結果として、一般論としては著作物性は認められなかったのだが。）

ところで、もひとつ気になったのが、これが植物に進化していくステップを示しているという指摘。ということは、植物は動物性の生物から進化してできた、と考えられているのか？　どうもこの辺は勉強不足だ。Wikipediaには、狭義の植物と広義の植物の両方の説明が載っていて、今回の話では狭義の植物を指しているようだ。ということは、朝日新聞の記事タイトルの「藻食べて植物に大変身」というのは広義の植物を指していると考えると間違ってはいないのかな、ややこしい。。　ふーむ、細胞内共生という言葉がキーワードとなりそうだ。

筑波大学の井上先生のサイトを探すと、研究紹介と藻類の解説が見つかった。ちょっと、門外漢にとっては難しいのだが、パラパラと目を通してみると、藻類と植物との関係だけを見ても、まだまだみつかっていない不思議な生物が沢山いそうな気はする。「ハテナ」の次に見つかる奴は、「フシギ」とか「ナンダ」とか言う名前になるのかもしれない。。

スーパーインテリジェント触媒

nikkeibp.jp（10/7）の記事。ダイハツなど、自動車用触媒の貴金属を大幅に削減する技術を開発

ダイハツ工業は日本原子力研究開発機構、キャタラー、北興化学工業と協力し、「スーパーインテリジェント触媒」を開発した。

スーパーインテリジェント触媒は、ガソリン自動車用触媒に使用するパラジウム・白金・ロジウムの3種類の貴金属に自己再生機能を持たせ、排出ガス浄化性能の劣化を防止する機能を持つ。貴金属の使用量を大幅に低減しながら、低コストでクリーンな排出ガスを実現する。

2002年に実用化した「インテリジェント触媒」は、排出ガス浄化機能を持つ貴金属のうち、最も劣化しやすく使用量の低減が困難とされていたパラジウムに自己再生機能を持たせることにより、使用量の大幅な低減と触媒コストの削減を実現した。2005年9月末で、インテリジェント触媒を搭載した車両は150万台を突破した。

今回開発したスーパーインテリジェント触媒は、インテリジェント触媒でのパラジウムの自己再生時とは違う新しい材料での組み合わせにより、白金・ロジウムに自己再生機能を与えることに成功したという。

自動車触媒については、多少は興味を持ってウォッチしていたつもりだったけど、このダイハツのインテリジェント触媒については知らなかった。自己再生機能というのは何だろう？　本来、触媒は自分自身は変化せずに目的とする反応を促進する物質だけど、そうは言っても、実際には使用していると性能の劣化が起こるのが一般的だ。自己再生というからには、この性能劣化に対して何らかの改善を行うということだろうか。なかなか優れものだと思うのだが、その割にあまり知られていないような気がするのだが。。

調べてみると、パラジウムの自己再生機能を持つインテリジェント触媒については材料科学振興財団の山崎貞一賞というのを受賞しており、ここにわかりやすく解説されている。この技術は、2002年にはNatureに掲載されたとのこと。また、Spring-8 Newsにも技術的な解説が掲載されている。

これは、触媒の活性成分であるパラジウムを、通常の触媒のように金属としてではなく、ペロブスカイト型のLa(Fe,Co,Pd)O3セラミックスとして担持しているようだ。自動車排ガスが還元雰囲気の時には、このセラミックスが還元され、中からパラジウムが外に出てきて貴金属触媒として働き、酸化雰囲気ではパラジウムがセラミックス内に戻り、ペロブスカイト型触媒として働く、ということを繰り返すらしい。

理屈はともかく、実用的なレベルでパラジウムの出入りを繰り返し、しかも触媒性能が劣化しない、というのがすごい。結果としてパラジウムの使用量を70～90％も削減できるようだ。日経Automotive Technologyによると、現在はトヨタビッツにもこの触媒が搭載されているようだ。

さて、今回のスーパーインテリジェント触媒は、インテリジェント触媒をさらに発展させ、白金とロジウムについてもパラジウムと同様にセラミックス内に取り込むことに成功したということらしい。ダイハツのニュースリリースを見ると、パラジウムの時とは異なる新たなペロブスカイト型セラミックスを開発し、これに白金やロジウムを固溶させたようで、Ca(Ti,Zr,Pt)O3や Ca(Ti,Zr,Rh)O3が使われているようだ。

自動車の排ガス浄化触媒は３元触媒と呼ばれ、ダイハツの補足資料にもあるように、炭化水素（HC）、一酸化炭素（CO）、窒素酸化物（NOx）を一つの触媒で浄化する。HCとCOは酸化反応、NOxは還元反応によって浄化されるので、自動車排ガスが酸化雰囲気の時に主としてHCとCOを浄化し、還元雰囲気の時にNOxを浄化する。

このインテリジェント触媒は、貴金属が酸化雰囲気ではセラミックス結晶内にあり、還元雰囲気では金属粒子となるようだから、酸化反応（HCやCOの除去）はペロブスカイトが触媒として働き、還元反応（NOxの除去）は貴金属が触媒となるのだろうか？　田中氏の博士論文要旨でも、元々ペロブスカイト型の酸化触媒に貴金属を担持して３元触媒化する検討をしていた時に、貴金属が結晶内に入り込むことを発見したというような開発ストーリーが読み取れるようだ。

一方、ホンダでもペロブスカイト型の３元触媒を既に開発しており、2001年のニュースによると、こちらはインテリジェントとはうたっていないし、模式図によるとメカニズムも異なるようだが、やはり貴金属の使用量を大幅に削減できるらしい。。　いずれ自動車触媒はペロブスカイトが主流となるのだろうか？　教科書を書き換えちゃうような成果だな。。

燃料電池用の固体水素燃料

nikkeibp.jpの記事（10/3）。オリンパス、英キネティック社に水素エネルギー技術の研究を委託

オリンパスは、欧州最大の科学技術研究機関である英キネティック社に対し、燃料電池に使用する次世代の水素エネルギー技術に関する研究を委託した。同技術により、携帯機器用の小型で高出力、長時間駆動可能な燃料電池の実用化を目指す。

今回の研究委託により、キネティック社は水素含有率が20％と高く、エネルギー効率の良いアンモニアボランを使った小型水素発生器の試作機を2008年に完成させる計画。その後、オリンパスは同社の未来創造研究所が目指すセンサーネットワークシステム（定点カメラなど通信機能を持つセンサーを多数設置して、設備の管理や環境の計測などに役立てるシステム）やユビキタスシステムなど、様々な携帯機器に適用すべく、燃料電池の研究を行う。

現在、世界的には電池に直接メタノールを供給し化学反応により発電させる方式の「ダイレクト・メタノール型燃料電池」の開発が進んでいるが、実用化には多くの課題が残っている。アンモニアボランを燃料とする燃料電池は、小型、高出力（10W以内）を実現し、4G次世代携帯電話など、ピーク電力変動の大きい機器でも安定して長時間駆動することが期待できるという。

どうやら、水素を多量に含むアンモニアボランという固体を燃料電池の燃料として使うということらしい。固体燃料というのは確かに使い勝手は良さそうなのだが、具体的にはどんなものなのだろう？　オリンパスのニュースリリースを見ると、

キネティック社の技術は、約20％を水素で構成するアンモニアボランという固形材料を使います。原理としてはまず、この材料を小粒に加工したものを加熱することで水素が放出されます。次に、その水素が水素燃料電池に供給されて電力を発生します。この小粒燃料を交換式カートリッジに入れておけば、そのカートリッジを差し替えるだけで瞬時に『燃料補給』されます。

とあり、この固形燃料を加熱して水素を発生させるらしい。アンモニアボランはあまり聞かない物質だが、化学式は NH3BH3 で、四面体型のNH3とBH3のNとBがエタン分子のような形に配位している物質のようだ。分子量から計算すると、水素の含有量は確かに19.6wt%となるのだが、含有する水素を全部放出してしまったら化学式としてはBN（窒化ホウ素）になってしまうけど、本当かな？

探してみたら、US DOEのサイトのHydrogen Storageの中に説明があった。

　　NH₃BH₃ → NH₂BH₂ + H₂ → NHBH + H₂

ということで、実際に使える水素はその 2/3の 13%程度のようだ。（ちなみにメタノール中の水素含有量が12.6wt%）　原理的には1段目の反応が120℃、2段目の反応が160℃で起こると書かれているが、Azonano.comによると、最近ナノサイズにすることで、80℃以下でも効率よく水素を発生できるようになったようだ。

この技術を開発中の、イギリスのQinetiQ社のNews Releaseには、何も技術的な内容が書かれていないのだが、固体燃料の写真が掲載されている。通常の乾電池型のケースの中に白色の固形燃料が詰められていて、これなら確かに操作性が良さそうだ。でも、この乾電池型ケースの中で熱分解により水素を発生させるのだろうか？　本体との接続部のシールも気を使いそうだ。

それにしても、この固体燃料は水素の発生効率を良くすると、保管時にちょっとした熱でも水素が発生してしまいそうだし、なんか危なそうだけど大丈夫だろうか？　MSDSを見ても、結構取り扱いには注意が必要と思われる。それに、携帯電話などの電源として使用するとなると、原理的に加熱する必要があるわけで、相当うまく冷却しないと熱くなって使えないような気もする。。　これらの問題に、一体どんな答えを出すのか興味のあるところだ。

左利き女性は乳がんのリスクが倍？

washingtonpost.com（9/26）の記事、Breast Cancer, Handedness Could Be Linkedによると、

Are left-handed women at increased risk for breast cancer? A new study suggests that might be the case.

Cuno Uiterwaal of the University Medical Center in the Netherlands and colleagues examined the relationship between handedness and breast cancer in 12,178 healthy, middle-age women from Utrecht participating in a breast cancer screening study.

Between 1982 and 2000, the left-handed women in the study were more than twice as likely as right-handed women to develop breast cancer before going through menopause, the researchers found. The association held up even after the researchers took into account other factors, such as social and economic status, smoking habits, family history of breast cancer, and reproductive history.

ということで、要約すると、オランダで12178人の女性を対象に調査した結果、更年期前に乳がんに罹る割合は、先天的な利き腕が左利きの人の方が右利きの人と比べて２倍であった、ということらしい。これだけを見ると、右利き・左利きと乳がんの間に関係なんかあるわけがないじゃないの、これは偶然だろう、と考えたくなるのだが、この研究者が言うところによると

"The origin of the association may lie in intrauterine exposure to steroid hormones," they wrote in a paper published online yesterday by the British Medical Journal. Women exposed to the hormonal drug diethylstilbestrol, or DES, for example, when they were in the womb were more likely to be left-handed, they noted.

子宮内で女性ホルモン、例えばDES（ジエチルスチルベストロール）を多量に浴びると左利きになりやすいという傾向があるので、一方で女性ホルモンを多量に浴びると乳がんに罹りやすくなる傾向があるとすると、結果として両者に相関関係が現れる、と推定しているようだ。

Google Newsで探してみると、このニュースはWired Newsでも扱っているので、そのうち日本語訳が出てくるかもしれない。他の新聞記事も眺めてみたが、この研究結果に真っ向から反論する意見も出ているようで、真偽の程は定かではないようだ。

ところで、右利き／左利きの問題については進化論や社会学的な見地から多くの研究がなされているようだ。（参考：進化研究と社会、左右と左利きについて考える本など）　例えば右利きか左利きは子宮の中で決まるというニュースは見つかったが、女性ホルモンが影響するという話は見つからなかった。

一方、この時期に子宮内で男性ホルモン（テストステロン）を多量に浴びると、薬指が長くなるという話がEP : end-pointに載っていた。そういえば以前どこかで、手の人差し指と薬指の長さを比べて、薬指が長い人は男性的というような話を聞いたことがあったが、一応こういう根拠があったんだ。。（手のひら側から見るよりも、手の甲側から見たほうが比較しやすい。）でも、男性が薬指を長くすることに何か進化論的な意味があるんだろうか？　ここの記事によると、単に男性的か女性的かというだけでなく、文系／理系の傾向や同性愛の傾向などなど、色々と関係付けて考えられているようだけど、本当かいな？

青色発光ダイオードの進歩とLED照明

asahi.com（9/21）の記事。青色ダイオード、消費電力９割減　中村教授ら成功

　青色発光ダイオード（ＬＥＤ）の消費電力を１０分の１にできる材料の開発に、中村修二・米カリフォルニア大サンタバーバラ校教授らが成功した。同大のほか、筑波大などが参加する科学技術振興機構（ＪＳＴ）の「ＥＲＡＴＯ中村不均一結晶プロジェクト」の成果として、２１日、東京都内で発表した。

　中村教授が９０年代に開発した青色ＬＥＤは、明るく消費電力が少ないため携帯電話のバックライト用などに普及した。しかし、現在の製造法では、理論的にエネルギー効率に限界があることがわかっていた。

　プロジェクトでは、従来使っている窒化ガリウム半導体を、工夫した基板の上で結晶成長させ、新しい半導体膜を開発。この膜なら発光の効率が１０倍にできるとわかった。

　窒化ガリウムに別の物質を混ぜることで青より波長の長い黄色などを出すようにできるが、従来の半導体膜では暗くなるため実用化に至らなかった。新しい半導体膜は発光効率が落ちず、黄色や赤色ＬＥＤやレーザーダイオードの開発も可能という。ほかの化合物の赤色ＬＥＤより高い発光効率が期待できる。

　グループは、この技術を使い、信頼性の高い長寿命の青色レーザーダイオードも開発中だ。次世代ＤＶＤの読み取り装置への応用が期待される。また、信号に使われているＬＥＤをこれに置き換えることができれば、消費電力が少なくてすむ。自動車のヘッドライトなど、とくに明るい光が必要な分野にも応用の可能性が開けるという。

　「１、２年で実用につながるだろう」と中村教授は話す。

ということで、日亜化学との職務発明に関する訴訟で一躍有名人になった中村修二さんだが、アメリカの大学教授になってからも着実に成果を出しているようだ。このニュース、具体的にどんな技術なのかよくわからないのだが、NIKKEI NETの中村修二氏ら、次世代ＤＶＤ光源向け半導体の新結晶開発という記事では、

米カリフォルニア大学サンタバーバラ校の中村修二教授らの研究グループは21日、次世代ＤＶＤの光源として実用化が進む窒化ガリウム半導体の新型結晶を開発したと発表した。発光効率が高く、液晶ディスプレーのバックライトに使用すれば消費電力が10分の1以下になるとみている。共同研究を希望する企業を募り、1年以内にも実用化を目指す。

とあり、朝日の記事には出てこない「新型結晶」という言葉が載っている。このＥＲＡＴＯ中村不均一結晶プロジェクトについては、JSTのプロジェクトの紹介や中間評価が読める。結晶欠陥を減らすことが課題となっているのだが、単に純粋な結晶を作るというよりも、結晶転位や不純物などの欠陥をコントロールしつつ意図的に導入するという考え方のようだ。また、プロジェクトメンバーの筑波大学秩父研究室にも専門的情報が載っているようだが、中に立方晶窒化ガリウムの話も出ている。

さて、朝日の記事には発光効率が10倍になると書かれている。しかし、LEDは既に発光効率は十分に高いんじゃなかったの？　と思って調べてみた。省エネルギーセンターのLEDの特徴には、「電気を光に変換する効率が極めて高く、白熱灯約15%、蛍光灯約60%に比し、LEDは90%以上です。」と書いてある。うーむ、90%の効率がさらに10倍になるとどうなるんだろう？？　環境省の環のくらしの説明だと、LEDの消費電力は「同じ明るさの電球の約1/10、蛍光灯の約1/2」とあり、EICネットのQ&Aの書込みには、同じ数字だけどより詳しく

810ルーメンの光束（光源が全ての方向に放射する光の量）を発する機能を有する白熱電球、蛍光ランプ、照明用白色LED（光量を揃えるためにLED素子を30～100個程度集積したもの）を比較すると、白熱電球の消費電力が57W、蛍光ランプは14W、LEDランプは約6Wですので消費電力は白熱電球の約1/10、蛍光灯の1/2と言えます。

と書かれている。一方、国連大学の安井先生のエコプレミアム研究所では、

ＬＥＤの効率は改善されつつあるものの、まだ、蛍光灯の８５ｌｍ／Ｗというレベルにはなっていない。ただし、将来は、この値を超す可能性がある。

Ｂ君：しかし、一般用照明の場合、光の量が問題。蛍光灯だと１本で３４００ｌｍといった光を出すことができるが、ＬＥＤだとまだ１００ｌｍといったところで桁が違う。まだ将来の課題。ここ５年ぐらいは、白熱電球を蛍光灯に変えるのが妥当なところ。

とあるし、日経エレクトロニクスには、

照明機器メーカーは，白色LEDを使った照明機器の開発に本腰を入れ始めた。2005年～2006年にかけて，発光効率が60lm/Wを超え1個当たりの光束が60lmを大きく上回る。この結果，蛍光灯の置き換えが，いよいよ始まると読むからだ。

とあるのだが、どうなっているんだろう？　ちなみに、LED照明推進協議会のサイトでみつけた、世界最高発光効率の白色LEDは、発光効率が 70 lm/W、全光束が 245 lmとあるから、やっぱり蛍光灯には追いついていないように見える。どうも、「明るさ」の定義が、このような混乱状態の原因となっているような気がするのだが、ルクスとルーメンを読んでもやっぱりわからん。。

なお、現在のLED照明の開発状況についてはITmedia ライフスタイルが参考になる。Fuji Sankei Business iによると、新幹線の照明にも採用されるようだが。

いずれにしても、冒頭の記事にあるように発光効率が10倍になるとすれば、蛍光灯を大幅に上回るのは間違いなさそうだし、これは相当に画期的なのかもしれない。もっとも、このあたりは多くの企業が激しい開発競争を行っている分野だから、どんな技術が最終的に生き残るのかわからないと思うけど。。

人類ふたたび月へ

各紙が報道しているが、NASAは2018年（13年も先だ）に再び人類を月に立たせる計画を発表した。
　asahi.com　２０１８年に再び月へ　ＮＡＳＡが正式発表
　YOMIURI-ONLINE　２０１８年、有人月着陸再び…ＮＡＳＡが計画発表
　MSN-Mainichi INTERACTIVE　ＮＡＳＡ：２０１８年に再び月へ　有人宇宙飛行計画を発表
　Sankei Web　２０１８年、再び月へ　ＮＡＳＡ有人飛行計画

各紙の報道内容はいずれもあっさりとしており、計画全貌を詳細にフォローしてる記事はないようなので、全部に目を通さないと全体像が見えてこない。読売新聞の記事が最もコンパクトだ。

米航空宇宙局（ＮＡＳＡ）は１９日、新しい有人月着陸計画を発表した。２０１８年に４人の宇宙飛行士を月面に送り込み、１週間滞在させて、月基地建設の準備作業を行う。

　打ち上げには、スペースシャトルの主要推進システムを受け継いだロケット２機を用いる。実現すれば、１９７２年のアポロ１７号以来、４６年ぶり７回目の月着陸を果たすことになる。

　ＮＡＳＡの計画によると、有人探査船（ＣＥＶ）を搭載する小型２段ロケットと、月着陸船を搭載する大型物資輸送ロケットを別々に打ち上げ、宇宙空間で両者をドッキングさせて月を目指す。

　２００８年から周回衛星やロボットを使った予備調査を始める。有人探査船の初飛行は、２０１２年に行い、シャトルが引退する２０１０年に着陸船の開発に着手する。

朝日新聞は

　二つの宇宙船には液化メタン燃料のエンジンと、太陽電池パネルを搭載する。将来、火星への有人飛行が実現した際、火星の大気からメタン燃料を得る計画に備えてのことだという。

と、液体メタン燃料エンジンに言及している。火星にメタンなんかあったかな？と調べてみると、AstroArtsによると、二酸化炭素：約95％、窒素：3％、アルゴン：1.6％、となっている。。　CO2からメタンを合成するのだろうか？　一方、毎日新聞には

　月へは最低でも年間２回の飛行をし、将来的な火星有人探査計画などのための恒久的な月面基地を建設する。候補地としては、地下に氷が存在すると考えられ、エネルギー源となる太陽光が利用しやすい月の南極付近が検討されている。

と、月面基地の建設のこととその候補地のことが書かれている。産経新聞にはミッション全体の模式図などが載っている。

さて、NASAの解説はHow We'll Get Back to the Moonで読める。もちろん英語記事だが要所要所に絵が載っていてわかりやすい。上記日本の新聞記事では得られない情報として、

And while Apollo was limited to landings along the moon's equator, the new ship carries enough propellant to land anywhere on the moon's surface.

Once a lunar outpost is established, crews could remain on the lunar surface for up to six months. The spacecraft can also operate without a crew in lunar orbit, eliminating the need for one astronaut to stay behind while others explore the surface.

ということで、アポロでは月の赤道付近にしか着陸できなかったのだが、今度は月のどこにでも送り込めるとある。この書き方だと、そのためには推進剤が多く必要ということのようだ。また、月の軌道上で待機するオービターは無人運転でき、月面基地が完成後には飛行士は月面上に6か月滞在可能とのこと。一方、打ち上げロケットシステムについては、

Best of all, these launch systems are 10 times safer than the shuttle because of an escape rocket on top of the capsule that can quickly blast the crew away if launch problems develop. There's also little chance of damage from launch vehicle debris, since the capsule sits on top of the rocket.

とあり、スペースシャトルのロケットシステムを有効活用するけれど、人間が乗る部分がロケットの最上部にあるため、シャトルで問題になっている断熱材の破片などによるダメージが避けられるのと、緊急時の脱出が可能になるようだ。これらによって安全性が10倍になるとのことだが、この10倍という数字の算出根拠にも興味がある。　シャトルは今まで114回の打ち上げで2回大事故を起こしているので、その10倍ということは約500回に1回の死亡事故ということになりそうだ。

NASAの資料としては
　解説フラッシュ
　高画質イラスト
　FAQ
などが公開されている。考えてみると結構途方もない巨大プロジェクトなわけだけど、一目で誰にでもわかる目標や絵を見せるやり方はさすがにNASAだなあ、と思わせる。

以前紹介したスペースシャトルの落日には、スペースシャトルの大きな欠点として、多目的型の万能機としたこと、翼を持つ着陸型としたこと、液体水素エンジンを採用したこと、の３点を指摘していた。さすがにNASAもそれは認識していたようで、先の２つは明らかにシャトルとは異なる路線に転換したようだが、最後の液体水素エンジンだけはそのまま採用することになったようだ。今でもシャトルの打ち上げの際に液体水素関係のトラブルが多いような気がするけど、大丈夫だろうか？

それにしても、アポロ計画から約50年。全体のロケットシステムや月着陸船などの絵を見ると、アポロ計画とほとんど一緒のように見える。この50年間は宇宙開発の停滞期間だったのではないかという印象もあるのもあるが、それだけ50年前の計画が優れていたということかもしれない。

2018年以降に月面に降り立つ宇宙飛行士は、現時点での中学生か高校生あたりだろうな。

朝ごはんを食べると成績は向上するか？

文部科学省の新着情報を見ていてみつけた、文部科学省のマナビィくんの統計コーナーに、朝食を食べることとテストの結果を比べてみよう。という資料が掲載されている。「朝食の摂取状況とペーパーテストの結果との関係」と題した棒グラフが掲載されており、驚くべきことに、国語、数学、理科、社会、英語の５教科すべてについてテストの平均点が、朝食を「必ずとる」「たいていとる」「とらないことが多い」「全くまたはほとんどとらない」の順にきれいに並んでいる。

ここまでは、調査結果らしいので、（その調査に問題があるかもしれないが）、「朝食をきちんととっているほうが、各教科ともテストの結果が良いことがわかります。」という表現も、まあ間違ってはいないかもしれない。しかし、その下に描かれた子どもが、

朝ごはんを食べて成績アップだね！

と言ってるのは、問題じゃないの？　朝食をとることとテストの成績にたとえ相関関係があったとしても、因果関係があるかどうかとは別の話だ。「朝食をとれば、他に何もしなくても成績が良くなる」わけがないことは、誰でも常識的に理解しているはずだけど、こういうデータで示されると、ついつい「そうは言っても、何か関係がありそうだ」と思ってしまうのかもしれない。