サイエンス・テクノロジー

2020/09/27

サイエンス講座「360度カメラと遊ぼう!」のご案内

サイエンス講座は、生活や身の回りで見られる科学とその仕組みについて学ぶシリーズ講座です。各分野の研究者より語られる研究成果をじかに学べるチャンスです。

今回は「360度カメラと遊ぼう!」。デジタルカメラの仕組みを知り、カメラのレンズで被写体を見るとどのように見えるのか体験します。実際に360度カメラを使って写真を撮り、タブレットで自由に動かしてみます。

 日時: 10月25日(日) ①10:00~10:50 ②11:10~12:00
 場所: 文化センター
 対象: 小学生以上(小学1~2年生は保護者同伴)
 定員: ①②各15名(先着順)
 講師: リコージャパン㈱社員
 申込: 10月18日(日)までに申込書をFAX、メール、または直接文化センターへ。

詳しくは、https://www.town.aichi-higashiura.lg.jp/boshu/koza_kyoshitsu/7170.html#h_idx_iw_flex_1_1 をご覧ください。

Sciencekouza-360degree-camera20201025

 

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2020/09/10

PCRとは

新型コロナウイルス感染症の流行以来、PCR検査というフレーズを聞かない日はありません。PCRとは何か。検出や判定の手法ではありません。

PCRとは、検査のサンプルを調製するための手法です。検査自体は、ウイルスの遺伝子を検出することによって感染の有無を調べるわけですが、ウイルスの遺伝子はほんのわずかしかとれないので、検体中の遺伝子の量は検出限界以下になってしまいます。

そこで、遺伝子の性質を利用して遺伝子を複製して、検出可能な量になるまで増やす必要があります。そのサンプルの増幅方法をポリメラーゼ連鎖反応(Polymerase Chain Reaction)と呼んでいます。ポリメラーゼとは、遺伝子(DNAの鎖)を合成する酵素のことです。この酵素を使って遺伝子が自己複製をする性質をうまく利用して遺伝子のコピーを繰り返し増やしていくプロセスがPCRです。例えば1本のDNA鎖を1回複製すると2本に、2本をもう1回複製すると4本、そして8本、16本・・・と30回も繰り返せば10億本以上の複製を合成できます。アメリカの生化学者キャリー・マリスは、この方法を考案して1993年にノーベル化学賞を受賞しました。

新型コロナウイルスの検査サンプルを増幅する際には、新型コロナウイルスの遺伝子は1本鎖RNAなので、RNAを逆転写して生成するDNAに対してPCRを行う逆転写ポリメラーゼ連鎖反応(Reverse Transcription Polymerase Chain Reaction)を用います。そして、電気泳動などのクロマトグラフィー技術を使って遺伝子を分離・同定します。あるいは、リアルタイムPCRと言って蛍光で遺伝子の量をモニターしながら増幅する方法が知られています。

新型コロナウイルスの遺伝子の検査は、1つの遺伝子鎖全体を増幅してそれを検知するのではなく、遺伝子の特徴的な部分に着目して、その部分のみを増幅するので、新型コロナウイルスそのものでなくても、検体の中に活性を失った遺伝子の断片が紛れ込んでいる場合は、それらが増幅され陽性の判定が出てしまう可能性もあります。

PCRの原理やプロセスについては、多くのサイトが図解で解説しているので、そちらをご参照ください。

https://diamond.jp/articles/-/233788

https://m-hub.jp/biology/1898/105

https://www.thermofisher.com/jp/ja/home/life-science/cloning/cloning-learning-center/invitrogen-school-of-molecular-biology/pcr-education/pcr-reagents-enzymes/pcr-basics.html

https://www.falco-life.co.jp/oyaku/iden/pcrgenri.html

http://www.eiken.pref.kanagawa.jp/002_kensa/02_gene/200626_pcr.html

http://www.biken.osaka-u.ac.jp/news_topics/detail/1118
 

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2020/09/05

ブログを読んでくださった方からこんな本をいただきました。

つれづれログの投稿の中で一家に1枚、元素周期表という記事があります。この記事を読んでくださった出版関係の方から「こんな本を編集したので感想をください」とお手紙と本をいただきました。ちょっとサプライズでしたが、ブログを読んで嬉しくなったとのこと。お手紙をいただいて本人はもっと嬉しくなりました。ありがとうございます。

本の名前は宮沢賢治の元素図鑑。宮沢賢治は子どもの頃から鉱物集めが趣味で、旧制盛岡高等農林学校(現岩手大学農学部)では自然科学を学びました。賢治の詩の中には鉱物や元素のことがたくさん出てきます。そんな賢治の詩にちなんだ元素の解説図鑑です。

Miyazawa-gensozukan-2020book

 
ところでところで、元素とは何でしょう。元素とは、万物の根源となるそれ以上分割できない要素(化学においては原子)のこと。原子を構成する陽子の数が同数の原子の集まりです。陽子数の順に原子番号が振られていて、現在、陽子数1の水素から陽子数118のウンウンオクチウムまでが元素周期表に表示されています。自然界に存在するのは原子番号92のウランまでで、それ以上のものは加速器などで人工的に造られ、不安定で寿命の短いものがほとんどです。
ここで、「万物の根源となるそれ以上分割できない要素」に対して、個々の粒子に着目するときは「原子」、種類に着目するときは「元素」と呼びます。例えば、元素の種類と化学的性質は原子核の陽子数で決まるので、水素原子(自然界に最も多く存在する陽子1個のみのもの)と重水素原子(原子核が陽子1個と中性子1個からできているもの)は異なる原子ですが、元素の種類は同じ水素です。

元素の中で一番単純なものは、陽子数1個の水素です。その次は、陽子数2個のヘリウムです。両方とも原子核が単純なので空気よりも軽い気体として知られています。陽子1個の水素原子が2つ結合した水素分子(H2、陽子2個分)は、陽子2個と中性子2個でできたヘリウム原子が単独で存在するヘリウム分子(He、陽子2個+中性子2個分)と比べて約半分の重さになります。気体の場合、同じ体積当たりの分子の数は同じになる(アボガドロの法則)ので、常温で窒素(N2、陽子14個+中性子14個分)より軽い気体は水素とヘリウムしかありません。
水素の方がヘリウムよりも軽いので空飛ぶ風船の中身には適していますが、水素は空気中の酸素と激しく反応して燃える性質があるので、気球やおもちゃの風船に使うガスにはヘリウムが使われています。軽くて単純な元素は、沸点が低い性質も持ち合わせています。ヘリウムの沸点は-269℃で、液体ヘリウムはリニアモーターカーやMRIの超伝導磁石を冷却するのに使われます。

窒素と酸素の次に重い気体はフッ素です。フッ素は他の元素ととても結びつき易くヘリウムとネオンを除く全ての元素と化学反応をします。フッ素とカルシウムの化合物で、蛍石という鉱物があります。熱を加えると発光することから蛍石と名付けられました。フッ素は虫歯予防の歯磨きに使われたりします。これはフッ素がカルシウムと結びつきやすい性質を利用しているのだと思います。

セレンという元素をご存じでしょうか。イオウと似た性質を持つ元素です。セレンはフケ・痒みを防ぐためにごく少量をシャンプーの成分として使ったり、また、セレンに光を当てると電気伝導性が大きく変わる性質はゼロックスコピーの原理に使われたりしています。

賢治が27歳の時に、東北本線の信号機“シグナル”と岩手軽便鉄道の小さな腕木式信号機“シグナレス”の切ない恋をユーモラスに描いた童話の一節「五日の月が・・・鈍い鉛のやうな光で」から鉛も登場します。鉛の英語名“lead”は低い温度でも融けやすい“溶融性”が語源のようです。ラテン語名“Plumbum”はちょっと華やかな語感があって元素記号“Pb”の由来になっています。日本では長い間「おしろい」に炭酸鉛を使っていましたが、毒性があるため1953年に禁止されています。鉛はいまでも優れた電極材料として車載用の鉛蓄電池や、陽子数82で原子核の密度が高いことを活かして放射線の遮蔽材料として使われています。

こんな感じで、それぞれの元素の性質をトピックスを交えながら平易に解説する本です。宮沢賢治の作品に出てくるすべての元素の他、現在知られている118元素とそれらを含む鉱物について、宮沢賢治の生涯と作品に触れつつ、ちょっと文学的に解説してくれます。最初から読まないとストーリーについて行けないような物語ではないので、気楽に元素のことを知るにはお手頃ではないでしょうか。

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2020/07/22

オンラインセミナーのご案内 ~災害(地震・気象・感染症)と気候変動について~

東北大学 震災10年の知と未来事業

Fb-shinsai10nen-miraijigyou20200722


 

【世界の市役所をハックする!】モリゼミオープンレクチャーvol.3
オランダから学ぶ気候変動との付き合い方 〜私たちは地球のために何ができるのか〜

Fb-morizemi3-20200802

 

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2020/07/12

ウイルスと細菌の違いは何か?

家族の会話の中でうちの子どもたちが、ウイルスと細菌(バクテリア)の違いを知らないことに気づきました。確かにウイルスもバクテリアも病気の原因になり得ます。でも、「ウイルスもバクテリアも同じ“バイ菌”」ではありません。

自分の勝手な言い回しや例え話しを交えて、ウイルスと細菌(バクテリア)の違いをまとめてみました。

 

<ウイルスと細菌の違いは何か?>

 かつてウイルスは濾過性病原体と呼ばれたそうです。細菌と違って、素焼きの植木鉢のようなセラミックのフィルターを素通りしてしまうのがウイルスです。ナノサイズのフィルターがなかった昔の人々は「病原性の液体」と思ったことでしょう。すなわち細菌とウイルスではサイズが違うと言うことですが、本質的な違いは何でしょうか。
 細菌は単細胞といえども立派な生物で、独立した生物として生きていくのに必要な細胞と、その中に生物体として活動するための器官をちゃんと持っています。一方、ウイルスは遺伝子の断片からなり、遺伝情報とそれを保護するための殻と生きている細胞にとりつくための表面を持っている巨大分子の集合体のようなものなのです。だから、自ずと大きさが異なり、細菌(ミクロン単位)は光学顕微鏡で見える大きさであるのに対して、ウイルス(ナノメートル単位)は電子顕微鏡でないと見えません。

 ウイルスは自己複製をするので、一応生物とみなされていますが、生物の3条件と言われる (1)外界と膜で仕切られている (2)代謝(物質やエネルギーの流れ)を行う (3)自分の複製を作る のうちの代謝機能はありません。また、生きた細胞に寄生(感染)しないと自己複製も出来ません。細胞膜はありません。よって、ウイルスは他の生物とは異なるものなのです。だから、ウイルスは生物の進化の途中で、生物の遺伝子の断片が細胞の力を借りて自己複製する機能を獲得したのではとも考えられています。

 ところで、コンピュータウイルスという言葉があります。ちょうどコンピュータをOSやアプリケーションソフトなどのプログラム(遺伝情報)と、電源ユニットやCPU、メモリー、HDDなどの代謝機能をもったハードウェアを兼ね備えた生物にたとえるならば、コンピュータウイルスはコンピュータに寄生するプログラムの一部であって、感染したコンピュータのハードウェアを利用し自身のプログラムをコピーして、メモリー媒体やネットワークなどを介して他のコンピュータに伝染させるところは、本物のウイルスとそっくりと言えます。

 ウイルスとはハードを持たないプログラムの断片なのです。これが生物の細胞の中に侵入し、生物のハードを乗っ取って、時には生物の遺伝子の中に紛れ込み、時には遺伝情報を書き換え、そして、自分の遺伝子をコピーして増殖します。遺伝子は遺伝情報に基づき細胞内で指定されたタンパク質などを合成するので、それらによって生体内に異変が生じます。最後には宿主の細胞を破壊して自分の分身をバラ撒くことになります。こうして感染・増殖・伝染を繰り返すことになりますが、宿主の生物が死んでしまうとウイルス自身も生きられないので、それまでに他の生物に乗り移らねばなりません。そういう意味では、一番賢いウイルスは、宿主を殺さないウイルスかも知れません。

 我々の体は普段から無害のウイルスをたくさん飼っています。例えば、ヘルペスウイルスや水痘帯状疱疹ウイルスです。これらの中には、体の抵抗力が低下すると急に増殖して悪さをするものもあります。互いにお世話になりつつ共生しているウイルスもいるかも知れません。

 抗生物質などの抗菌薬は、細菌の増殖を阻害する物質で、ウイルスには効きません。抗ウイルス薬としてはタミフルやリレンザなどのインフルエンザ治療薬が知られていますが、種々のウイルス感染症に効果的な抗ウイルス薬は開発されていないのが現状です。感染症はワクチンの投与によって予防することができます。ワクチンは、病原性を弱めた病原体もしくは病原体の一部を、感染前にあらかじめ投与し免疫を高めるものです。
 もし、新型コロナウイルスのワクチンが開発されれば、新型コロナウイルス感染症を予防もしくは発症しても重篤化しにくくすることが期待されます。

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2020/05/05

休館中の上野の国立科学博物館をオンラインで見学できる。

「かはくVR」をつかって、国立科学博物館を自宅にいながら丸ごと楽しもう。
https://www.kahaku.go.jp/VR/
 
※こちらはオンライン展示の紹介記事です。
 https://bijutsutecho.com/magazine/news/headline/21770

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2020/05/02

アマガエルの擬態

これ、アマガエルです。なんだかクロガエルになっています。木を伐り倒して、切り株に黒い墨汁を塗ったあとにカエルが休憩していました。アマガエルは周りの環境に応じて体色を変えられることが知られています。切り株の黒い色に反応して体色を黒っぽく変えています。
一方、普段よく出会うアマガエルは右側の写真のような黄緑色です。アマガエルは緑色の他に、黒や白や茶色などの保護色を使うことができるそうです。詳しくはこちら。体色が変わるまでは、時間を要するそうです。

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 http://sisya-kero.blogspot.com/2014/12/blog-post_12.html
 https://www.nanya-kanya-life.com/2018/10/25/tree-frog-change-in-color/

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2020/04/16

理化学研究所のオンラインイベント「数理で読み解く科学の世界」

日本を代表する自然科学の総合研究機関、理化学研究所の一般向けオンライン講座の紹介です。

この時期、研究所の一般公開などが予定されていますが、今年は新型コロナウイルス感染症の蔓延で中止となっています。

その代わりに、4月18日(土)に、オンラインによる一般公開として、ウェブ講座が開かれます。科学に興味のある中高生の皆さんにはまたとないチャンスです。

これから、人が集まるイベントの代わりに、このようなどこからでも参加できるwebイベントが盛んになるのではと思います。

https://www.ithems.academist-cf.com/

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2020/01/23

地域サポートちた の20周年記念講演「幸せのメカニズム ~幸福学入門」から

先月15日に、知多市で開催された 特定非営利活動法人 地域サポートちた20周年記念行事で、慶應義塾大学大学院システムデザイン・マネジメント研究科の前野隆司教授の「幸せのメカニズム ~幸福学入門~」と題した講演がありました。

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前野さんは、元キャノンの技術者で工学博士。とかくネガティブな心理を扱いがちな心理学の中でポジティブな心理学を研究しようと言うことで、幸せについて研究しています。この日は幸福学の入門編。以下は要約です。

 
<幸せとは>
幸せ・幸福とは、Well-being(心身が良好な状態)とHappiness(感情としての幸せ)の両方が合わさった状態と考える。

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<幸せの国際比較>
自分の人生に満足しているか?との問いかけに対しては文化の差がある。北欧は満点(10点)からのマイナスで考える傾向があるので8点あたりにピークが出る。東アジアは、みんなと合わせて中庸をとる傾向がある。日本はその両方の文化を引いていて5点と8点にピークが出る。日本の幸福感は先進国中で中位と言える。ただ、じりじりと下落しており閉塞感が感じられる。

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<幸せと健康や経済との関係>
人と自分を比べすぎる人は、幸福度が低い傾向がある。またクリエイティブな人は長寿の傾向がある。年収がある程度までは、年収と感情的幸福は比例するが、それ以上になると感情的幸福と年収は相関しない。沖縄県は全国的に見ると所得が低いが、「なんくるないさ」の気性があるし、可処分所得は多い。口角を上げて笑顔になると免疫力が上がることがわかっている。年齢別に幸福度を見ると40歳くらいが底で、90~100歳くらいは「老年的超越」といって幸福度が極めて高い傾向にある。

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幸福と感じている人は寿命が長い。幸せと健康は相関があり、これは予防医学にも通じる。
また、幸福度は生産性とも関連がある。企業社員の幸福感とパフォーマンスの関係を調べると、幸福感が高い社員の創造性は3倍、生産性は31%、売上は37%高い。また幸福度が高い従業員は欠勤率と離職率が低い。

<2つの幸せ、長続きするのは「非地位財」>
幸せには長続きする幸せと長続きしない幸せがある。所得・社会的地位・物のような周囲との比較によって満足を得る「地位財」は持続性が低く、環境・健康・夢や目標・自己肯定感・感謝や利他性・楽観性などの他人との相対比較とは無関係な「非地位財」は持続性が高い。
感謝や親切は、する方もされた方もセロトニンやオキシトシンが分泌されると言われている。人は人とつながらなければ生きていけない。イギリスでは孤独対策のために孤独相のポストができた。
笑顔をつくって上を向いて大股で歩くと幸せになれる。前向きな姿勢で自分らしく生きることは大事だ。とは言っても、人間はなかなかありのままになれない。自分の強いところを持ち上げてやると他の部分がついてくるのでは。

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<幸福の4つの因子>
1500人の日本人に幸福の心的要因全項目アンケートをとり、コンピュータで因子分析をしたところ、「幸福の4つの因子」を導き出すことができた。
 ① 自己実現と成長の因子(やってみよう因子)
 ② つながりと感謝の因子(ありがとう因子)
 ③ 前向きと楽観の因子(なんとかなる因子)
 ④ 独立と自分らしさの因子(ありのままに因子)
要するに、夢や目標を持ち、多様な人とつながりを大切にし、前向きに、自分らしく生きる人が幸せ。
これと対極を行くのが、やる気がない、つながりがない、自信がない、個性がない「不幸の4つの因子」だ。

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多くの人が直感的あるいは経験的に感じている幸せのイメージとほぼ似通っていると思いますが、因子分析により科学的に導き出したというところに興味がわきました。

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2019/11/06

今夜は特別!「於大公園に泊まろう!」 のご案内

これは、「於大公園の使い方を考えるワークショップ」で出たアイディア と 「令和元年度若者会議」で出たアイディアが融合して、それぞれのワークショップのメンバーがコラボしてできた企画です。

11月30日(土曜日)から12月1日(日曜日)に、於大公園にて「於大公園に泊まろう!」を開催します!
於大公園史上初のお泊りイベントです!
公園に泊まれるなんてワクワクしませんか?
みんなでテントを張って、ナイトキャンプを楽しみましょう ♪
キャンプファイヤーや星空観察会もあります。翌朝は非常食で朝ごはんをします。
詳しくは、https://www.town.aichi-higashiura.lg.jp/soshiki/toshiseibi/koenryokuchi/gyomu/koen/odaikoen/osirase/8820.html をご覧ください。

11月30日の午前から午後にかけては、野外ミュージックフェスティバル「おだフェス」やサイエンス講座「大人もはまる!水ロケット教室」も同時開催です。

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