週刊 サイエンスジャーナル 2014.2.23号 無料配信中!

週刊 サイエンスジャーナル  2014.2.23

災害時に使用可能な人工透析メッシュ開発!ナノファイバー(EVOH)で尿毒素除去

 腎不全とは、いろいろな原因で長期にわたって徐々に腎臓のはたらきが低下していく状態をいう。はたらきの落ちている程度によって、軽いほうから腎機能障害、腎不全、尿毒症に分類される。正常の2分の1以下に落ちている段階あたりから慢性腎不全という。

 透析とは、腎臓病のために腎臓の働きがいちじるしく低下し、体内の余分な水分や、老廃物などを、体外に出すことができなくなった患者さんのための治療法。腎臓の代わりとなる透析装置を使って、老廃物などがたまった血液をきれいにし、余分な水分を取り除く。日本は、世界の中でも最も透析の普及率が高い国。

 現在、透析療法を受けている患者さんの数は約30万人で、その数は年々増加している。増加の原因の背景には、患者さんが高齢化していることと、糖尿病が原因の腎不全(腎臓が機能しなくなること)が増えていることが考えられる。透析療法には「血液透析」と「腹膜透析」があるが、現在の日本では、96%以上が血液透析。

 今回、慢性腎不全患者の血中に含まれる尿毒素の一つ「クレアチニン」を選択的に除去できるナノファイバー・メッシュの開発に、物質・材料研究機構「国際ナノアーキテクトニクス研究拠点(MANA)」の荏原充宏・MANA研究者と滑川亘希・博士研究員らが成功した。

 吸着能をもつゼオライトを含んだナノファイバーを加工した不織布で、血液をろ過することでクレアチニンを除去する。災害時の携帯型透析装置の開発に応用が期待されるという。 サイエンスポータル

人気のハイブリッド!H+,Na+のどちらでも動くハイブリッド分子モーター作製!

 燃費の良いハイブリッドカー(Hybrid car)が人気だ。街を走っている車を見ても、フィットやプリウスの数が多くなっているのがわかる。

 最近では値段もお手頃で、一般庶民でも乗りやすくなってきた。ガソリン車では月に1・2回は満タンにするところ、ハイブリッド車では、2~3ヶ月に1回で済むのが魅力だ。

 ハイブリッドカーは、エンジンと電気モーターの2つの動力源を持つ自動車。略称はHV (Hybrid Vehicle)。ハイブリッドカーはエンジンと電気モーターの2つの動力源を持ち、車種によって違いはあるものの、走行条件によって、モーターのみで走行、エンジンのみで走行、モーターとエンジンを同時に使用して走行する。

 ガソリンでも電気でも、バランスよく走行できる技術は、よくできている。ところがこの技術、クルマだけが持つシステムではなかった。  法政大学の曽和義幸(そわ・よしゆき)専任講師らが、大腸菌のべん毛を水素イオンとナトリウムイオンの両方で動かすことに、初めて成功し、2月17日の米国科学アカデミー紀要オンライン版で発表した。
マイナビニュース

どうする?火力発電のCO2 産総研、CO2吸着能に優れた多孔質吸着体を開発

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 CCS技術とは二酸化炭素回収・貯蔵技術のことである。 英語で「Carbon dioxide capture and storage(CCS)。原発が十分に稼働できない日本では、火力発電にたよっており、排出する温室効果のあるCO2を回収する技術は重要だ。  二酸化炭素の具体的な回収方法は、火力発電所や鉄工所などCO2排出量の多い所で「アミン法」という化学吸収法を実験しており、現在発生するCO2のうち97%まで回収することに成功。以前は80%であった。

 「アミン法」と、空気ではなく酸素だけで燃焼する「酸素燃焼法」を使えば二酸化炭素だけを効率よく回収することができる。課題としては、アミン液を再利用するときに120℃程度に再加熱するのにコストがかかる点である。

 このため近年、化学吸収法に替わる、省エネルギーで安全かつ低コストの革新的なCO2分離回収技術が世界的に求められている。

 これまで、活性炭やゼオライトなどの多孔質吸着体を用いたCO2の吸着分離法が検討されているが、CO2吸着量が不十分、耐久性が低いなど、エネルギーが比較的大きいといった問題があり、より優れた吸着能を持つ新しい多孔質吸着体が求められていた。 今回、産業技術総合研究所(産総研)は2月13日、セリウムの酸化物を用いて、優れたCO2吸着能を示す多孔質吸着体を安価で簡単に合成する技術を開発したと発表した。
マイナビニュース

大雪後未だ残る雪の山、物流などに影響!融雪剤で溶かせないか?

 2月14日、関東甲信地方で降り出した雪は次第に降り方が強まり、14日夜遅くから15日未明頃をピークにして、降り積もり、記録的大雪になった。ここ湘南でも、あれから6日ほど経つのに道にまだ雪の山が残っている。こんなことはこれまでなかった。

 大雪による物流の乱れは4~5日続き、東名高速道路など関東圏との大動脈が機能せず、自動車工場では一部で生産を停止したほか、食料品の調達が遅れるコンビニなどが相次いだ。

 山梨県の甲府では114センチを記録、これは観測史上1位の積雪となり、特に甲府・前橋・熊谷では過去120年ほど続く観測の歴史の中で最大の積雪。「歴史的」と言っても良いほどの記録的な大雪になった。

 しかも、この雪は、約1日程度で急速に降り積もった。甲府では、14日未明には2センチだった積雪が15日明け方には1メートルを突破。わずか24時間ほどの間に1メートルもの雪が降った。これは、雪の多い北日本日本海側や北陸でもそう頻繁にある降雪ではない。

 たしかに、交通やそれに伴う物流など都市機能が麻痺してしまうレベルの大雪だった。現在まだ、1都5県で386世帯1542人が孤立化している。しかし残念なことに、記録的・歴史的な降雪や積雪にもかかわらず、大雪特別警報が気象台から出されることはなかった。

 未だに道ばたに山になっている雪。交通の妨げにもなっている。この雪早く溶かす方法はないのだろうか?調べてみると、融雪剤としては、塩化カルシウムなどが使われており、融点を降下させたり、融解熱で雪や氷を融雪するメリットがあるという。 National Geographic news

沖縄で旧石器時代の貝器発見!日本人の起源と港川人の関係

 アフリカで形成された人類集団の一部が、5~6万年前までには東南アジアに渡来。アジア大陸に進出した後期更新世人類は北アジア(シベリア)、北東アジア、日本列島、南西諸島などに拡散した。シベリアに向かった集団は、少なくとも2万年前までには、バイカル湖付近にまでに到達し、寒冷地適応を果たして北方アジア人的特徴を得た。

 日本列島に上陸した集団は縄文時代人の祖先となり、南西諸島に渡った集団の中には港川人の祖先もいた。1970年、沖縄県八重瀬町で国内最古の全身骨格・港川人みなとがわじん(1万8000年前)が発見される。この港川人を縄文人の祖先とする日本人のルーツ論がある。

 今回、沖縄県立博物館・美術館は、同県南城市のサキタリ洞遺跡で、約1万9000年~1万6000年前(後期旧石器時代)の、貝を加工した道具「貝器」が出土したと発表した。同時代の「貝器」の発見は国内初。同館は沖縄に独自の貝器文化が存在していた可能性が高いとみている。

 南東1.5キロで発見された国内最古の全身骨格・港川人みなとがわじん(1万8000年前)は同時期。この港川人を縄文人の祖先とする日本人のルーツ論が有力だったが、本土の石器文化と違う貝器文化が存在したことは、この論に見直しを迫るものとなる。(2014年2月15日 読売新聞) 読売新聞

天体の成分をキャッチ!アルマ望遠鏡が原始惑星系円盤の星間物質を分析

 宇宙空間は、まったく物質の存在しない真空状態のように思われるが、実際には、全体にわずかながら「星間物質」と呼ばれる物質が漂っている。

 星間物質の質量比は、水素が約70%、ヘリウムが約30%で、残りが珪素・炭素・鉄などの重元素となっている。水素、ヘリウムは星間ガスとよばれ、重元素は宇宙塵とよばれる。

 星間ガスは、中性水素ガスや電離水素領域(HII領域)、超新星残骸や惑星状星雲、暗黒星雲、散光星雲、分子雲などとして観測される。

 今回、東京大学は、およそ460光年彼方の原始星で、周囲のガスが原始惑星系円盤に取り込まれる際に組成が大きく変化するようすをとらえた。

 星は、宇宙に漂うガスと微粒子が集まることで生まれる。生まれたばかりの星(原始星)の周りにさらに降り積もったガスや微粒子は、星を取り巻く円盤(原始惑星系円盤)となり、この中でやがて惑星が生まれる。

 研究チームは、おうし座方向にある原始星L1527を取り巻くガスの動きや温度をアルマ望遠鏡で調べた。 その結果、星の周囲のガスが円盤に取り込まれていく過程で局所的に加熱され、大きな化学変化を引き起こしていることがわかった。

 原始惑星系円盤の形成においてこれほど化学組成が変わることが発見されたのは今回が初めてのことで、アルマ望遠鏡の高い解像度と感度がもたらした成果である。 マイナビニュース

2014-02-25(Tue)
 

50年に1度の記録的な積雪/地球の内部を探る方法/アルツハイマー病対策 2014.2.10号

週刊 サイエンスジャーナル  2014.2.10

50年に一度の積雪?2月8日、関東に記録的な大雪をもたらした理由

 2014年2月8日、昨日は記録的な大雪になった。東京は8日午後8時に積雪が27センチとなり、気象庁のいう「50年に一度の積雪」の記録的な大雪となった。20センチを超えたのは1994年2月以来、20年ぶり。27cmを記録したのは1925年 1月30日以来のことである。

 昨夜は積雪のためか何度か停電したが、すぐに回復した。東京電力によると、積雪の影響などで、神奈川、静岡、千葉、東京などで約7万1600戸が一時停電したという。

 東海道新幹線では約2時間の遅れが生じ、東北、上越、長野の各新幹線も一時、運転を見合わせ、8日夜になると、首都圏のJR在来線も相次いで運転を見合わせた。首都高速道路や中央道、圏央道の一部で通行止めとなった。空の便では、日本航空が正午から、全日空が午後3時から、東京・羽田空港を出発する全便を欠航にした。交通事故や転倒などで3人が死亡、462人が負傷した。(読売新聞 2014/2/9)

 東京23区内に大雪警報が発表されたのは13年ぶり。なぜ今回のような大雪になったのだろうか?

 2013年1月14日の成人の日の首都圏の大雪が記憶に新しい中、大雪の恐れが現実になった。低気圧が急速に発達しながら本州の太平洋側を北上し、冷たい空気をひきこんで、広い範囲に雪を降らせた。低気圧の発達源は「暖かい空気と冷たい空気の温度差」。今回、南には暖かく湿った空気、北にはこの冬一番の寒気が南下していた。
日本経済新聞


「マルチアンビル」で地球内部を再現!マントル・核の境界に「水」存在の可能性

 地球の内部はどのようになっているのだろうか?地球の内部は、その中心からコア(核)、マントル、地殻の順番で層をなしている。

 こうした層構造は、地震が起きたときに伝わる「地震波」の速度を測定することで知ることができる。例えば、日本で地震が起こると、地震波は地球の中心部を通って日本の裏側にあたるチリにも伝わっていく。その途中で層の境界を通るときに、屈折したり反射したりするので、地震波が伝わる速度の変化や層の厚みを推定することができる。

 しかし、それぞれの層がどんな物質でできているかは、地震波ではわからない。それを知る方法はないだろうか?

 穴を掘って内部の物質を採取する方法があるが、これで採取できるのは今のところ地殻までだ。その他に、マントルが融解してできるマグマによって深部から地表に運ばれてくる岩石を調べる方法があるが、この方法もマグマが存在する地下200kmまでのマントルの岩石しか入手できない。

 そこで、地球深部の環境を実験室の高圧装置でつくって、その環境に存在し得る物質を人工的につくりだす研究がさかんに行われている。地球内部は深くなるにつれ、圧力と温度が上がっていく。

 今回、地球内部のマントル(深さ30〜2900キロ・メートル)と核(深さ2900〜6400キロ・メートル)の境界付近に、水を含んだ鉱物のある可能性が高いことがわかったと、愛媛大地球深部ダイナミクス研究センター(松山市)などの研究グループが発表した。

 これまでは1250キロ・メートルより深くなると、水は圧力と温度の上昇によって分解され、存在できないと考えられていた。科学誌ネイチャー・ジオサイエンス電子版に3日、論文が掲載される。
マイナビニュース

東大など、光合成の新メカニズム発見!明反応「光化学系 I・II」とは何か?

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 光合成といえば、植物など光合成色素をもつ生物が行う、光エネルギーを化学エネルギーに変換する生化学反応のことである。光合成生物は光エネルギーを使って、水と空気中の二酸化炭素から炭水化物を合成している。また、光合成は水を分解する過程で生じた酸素を大気中に供給している。

 光合成には、光が直接関与する明反応と光が直接関与しない暗反応がある。明反応では、光エネルギーを使って、H2Oから電子を引き抜いてH+を生じ、化学エネルギー分子NADPHとATPを生産する。暗反応では、明反応でできたNADPHとATPを用いてCO2からブドウ糖糖C6H12O6 を合成する。これをカルビン回路ともいう。明反応ではどうやって、光エネルギーを化学エネルギーに変換するのだろう?

 明反応は、葉緑体のチラコイド膜上で行われる。このチラコイド膜上には、光化学系(Photosystem: PS、IとIIがある)、シトクロム b6/f 複合体、およびATPシンターゼ というタンパク質複合体が構成されている。光化学反応は、これらのうち光化学系I、IIで行われ、その間の電子移動がシトクロムb6/f 複合体を介して行われている。植物の光合成には、いずれも多数のタンパク質で構成される、「アンテナ装置」と「光化学系」が必要。

 今回、東京大学などの研究チームが、光合成を行う藍藻類(シアノバクテリア)で、これらの光化学系Iとアンテナ装置の超複合体の単離に初めて成功し、超複合体の形成に必要なタンパク質を発見した。 今回発見した超複合体を応用することで、光合成反応を促進する新しい光合成生物や光合成生産システムが創出できる可能性や水素生産への利用などが期待できる。
マイナビニュース

夜空の星の25%は連星系!2つの太陽をもつ惑星は、遠くから移動してきた?

 連星(binary star)というとは2つの恒星が両者の重心の周りを軌道運動している天体である。通常は明るい方の星を主星、暗い方を伴星と呼ぶ。また、3つ以上の星が互いに重力的に束縛されて軌道運動している系もある。

 夜空に輝いている星のうち約25%、生まれたばかりの星については半分以上が連星だといわれている。つまり、宇宙にある恒星は、誕生の時点では半分以上、成熟した時点でも4分の1くらいが連星系をなしているという。太陽は今は単独の星なのだが、昔はひょっとしたら連星だったかもしれない。

 それほど、宇宙には連星の方が多い。そういう中でどういうふうに惑星が生まれるかはこれまで謎であった。2つの恒星がペアを成す連星の周囲を公転する惑星を「周連星惑星」という。


 今回、英・ブリストル大学物理学科のZoë Leinhardtさんらによる最新のコンピュータシミュレーション研究では、こうした「周連星惑星」は連星からもっと離れた場所で形成され、移動してきたらしいことがわかった。
アストロアーツ

セラミックの結晶を設計・制御!ファインセラミックの新しい挑戦!東北大など

 セラミック(Ceramic)といえば、陶磁器であるが、基本成分が金属酸化物で、高温での熱処理によって焼き固めた焼結体を指す。

 最近では単なる陶磁器ではなく、さまざまな付加価値をつけた「ファインセラミックス(Advanced ceramics)」が多用されている。「ファインセラミックス」とは、セラミックスのうち組成や組織、形状、製造工程を精密に制御し、新しい機能や特性をもたせたもの。

 例えば、フェライト磁石は磁性を持たせたファインセラミックであるし、圧電素子は、圧力を加えると電気信号に変えるファインセラミックである。

 今回、東北大学 原子分子材料科学高等研究機構(WPI-AIMR)は、スーパーコンピュータによる計算と元素識別可能な分析装置(電子エネルギー損失分光器)を搭載した「超高分解能走査透過電子顕微鏡」を駆使して、セラミックスの1種である「酸化マグネシウム」内の結晶の欠陥構造を設計・制御し、原子レベルでまったく新しい超構造を作りだすことに成功したと発表した。

 この成果は、近年の超高分解能走査透過電子顕微鏡とスーパーコンピュータの技術革新によるものである。セラミックスにこれまで存在していなかったような転位芯構造を人工的に合成することができた。今後、転位制御によるセラミックス材料の高性能化多様化のさらなる進展が期待できるとしている。
マイナビニュース

超高齢化社会到来!NHKスペシャル「アルツハイマー病」を食い止めろ!

 総人口に対して65歳以上の高齢者人口が占める割合を高齢化率という。世界保健機構(WHO)や国連の定義によると、高齢化率が7%を超えた社会を「高齢化社会」、14%を超えた社会を「高齢社会」、21%を超えた社会を「超高齢社会」という。

 日本は1970年に高齢化社会になり、1994年に高齢社会になった。2007年には21.5%となり、超高齢社会に入った。最新データである「平成23年版高齢社会白書」によると、2010年10月時点の高齢化率は23.1%で、今後も日本の高齢化率は上昇傾向が続くとみられ、世界に注目されている。

 その中で認知症の人は年々増加しており、2010年を基準にすると、25年後の2035年には約445万人と1.8倍に増えることが予想されている。年齢別に認知症の人の割合をみると、65〜69歳では1.5%だが、年齢が5歳上がるごとに約2倍になって、85歳以上では約4人に1人が認知症であるとされる。

 これまで、認知症の約9割は、治療不可能だとされてきた。その後医学は進歩したのだろうか?2014年1月19日(日)NHK放送の「アルツハイマー病をくい止めろ!」は、希望の光が見いだせる内容だった。長年謎だったアルツハイマー病の原因と、治療への道が少しずつ見えてきた。

 原因とされるのはアミロイドβタンパク質と、タウタンパク質の増加だ。現在これらのタンパク質をターゲットにする薬「LMTX」や「ガンテネルマブ」が臨床試験中である。あと2年で認可が下りる。また、国立長寿医療研究センター(愛知県大府市)が開発したプログラムでは、有酸素運動をしながら簡単な計算をして脳をはたらかせる。すると、脳の神経細胞が再生。海馬の萎縮を防ぐことがわかった。
NHK健康ホームページ

アルツハイマー型認知症の予防に効果!「ホップ」と「ココナッツオイル」

 アルツハイマー型認知症(Alzheimer's disease、AD)では、記憶障害と認知障害がおきる。記憶障害は物忘れがひどくなること。

 認知障害とは、物事を認知することが困難である障害。この障害を持っている者は五感から得た情報を的確に判断したり、計画を立てるなどといった先を見据える事ができなくなるため生活上に不自由を強いられる。

 例えば病院に来ているのに、どこにいるのかがわからなくなる。医師や看護師の白衣を目にすれば見当がつくはずなのに、「おかしいですね、何でそんなものを着ているんでしょう」などといったりする。

 今回、京都大大学院の研究グループは1月30日、ビールの原料の一つ「ホップ」のエキスにアルツハイマー病の予防効果があることをマウスを使った実験で確認したと発表した。アルツハイマー病の予防方法の開発につながる成果という。ビールの「ホップ」には2012年11月に動脈硬化予防効果が発見されている。

 また、ココナッツオイル摂取によるアルツハイマー予防や治療法が注目されている。米国人医師メアリー・T・ニューポート氏が発見。すでに米国では36%の人に改善効果が認められたという結果がでている。アルツハイマー予防なら1日大さじ2を目安に、飲み物や食べ物とあわせて摂取するのがよいという。

 認知症の原因は何だろうか?それは、アミロイドベータ(Aβ)タンパク質やタウタンパク質。認知症の発症の25年も前から、アミロイドベータ(Aβ)タンパク質やタウタンパク質が脳内に蓄積して、神経細胞を壊死させる。このため、これらのタンパク質を直接分解する薬剤が研究されている。
毎日新聞

2014-02-09(Sun)
 
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