リチウムイオン電池よりも安価で安全なアルカリポリマー電池の開発に成功!

 スマートフォンやノートPC、電気自動車などのハイテク製品はリチウムイオンバッテリーの普及によって実現されています。しかし、リチウムイオンバッテリーにはメリットと同時に多くのデメリットもあるため、代替バッテリーの必要性が叫ばれています。アメリカのIonic Materialsが、リチウムイオンバッテリーを代替する安価で大量生産可能なアルカリポリマー電池の開発に成功したと発表しています。



 大容量かつ比較的大きな電圧を出せるリチウムイオンバッテリーの登場によって、家電製品を中心にさまざまな製品の性能が向上しました。しかし、リチウムイオンバッテリーは製造にコバルトを必要としており、コバルト採掘に酷使されるアフリカの児童の問題が指摘されています。コバルトに限らず原材料であるリチウムが世界に偏在していることから、安定供給の面でもリスクを持っています。そして、一部のスマートフォンでは爆発・炎上する危険性が明らかになるなど、安全性の面でも問題を多く抱えています。

 これらのデメリットを差し引いてもリチウムイオンバッテリーのエネルギー密度の高さは魅力的で普及はとどまるところを知らないわけですが、別の見方をすれば、リチウムイオンに取って代わる有力な電池の不在が、リチウム依存の背景にあるとも言えるわけで、世界中の研究者がポスト・リチウムイオン電池の開発に努めています。

 高いエネルギー密度を持つ「アルカリポリマー電池」を開発中の、アメリカのマサチューセッツ州ウォーバーンに本拠を構えるIonic Materialsは、リチウムイオン電池を含むエネルギー貯蔵技術に取って代わり得るアルカリポリマー電池の製造プロセス開発に成功したと発表しました。

 従来のアルカリ電池は安価に製造でき安全面でも優れているという利点を有する一方で、充電ができないという欠点のために家電製品に採用されることは限定的でした。しかし、Ionic Materialsが開発するポリマーでできたアルカリ電池は充電が可能な二次電池で、電解液を使わないため安全性が高く、すでに充放電サイクルは400回まで到達しているとのこと。Ionic Materialsはさらに3倍まで性能向上できると考えています。

 Ionic Materialsが開発したアルカリポリマー電池の製造法に関しては、「プラスチックのラップのように連続的に作製できる製造プロセスを開発した」と明かされていますが、技術的な詳細はわかっていません。しかし、リチウムイオンバッテリーと違いコバルトを使用せず、また、一般的なアルカリ電池が電極に使っている亜鉛よりも安価なアルミニウムで置き換えることにも成功しているとのこと。Ionic Materialsは、軽量な金属であるアルミニウムを使うアルカリ電池は、一般的なリチウムイオン電池よりも軽量かつ安価になるとThe New York Timesに対して答えています。

 クリーンエネルギーを使った自動車用の動力源として有力な電気自動車には高性能なバッテリーが欠かせません。アメリカの自動車業界で成り立つAdvanced Battery Consortiumは、リチウムイオンバッテリーの製造コストを大幅に削減するという目標を立てていますが、既存の技術の延長戦ではこの実現は困難であると考えられています。The New York Timesによると、Ionic Materialsが開発したアルカリ電池の製造技術は、Advanced Battery Consortiumの定める目標の5分の1以下のエネルギー生産コストを実現するとのこと。

 Ionic Materialsは製造拠点を持たないため、技術を供与するパートナー企業として自動車メーカーを中心に交渉する計画です。Ionic Materialsでは、今回開発に成功したとするアルカリポリマー電池の製造技術を5年以内に実用化したいと考えています。エネルギー問題を研究するBloomberg New Energy Financeは、「電気自動車の本格的な普及は、運転するのに必要なコストがガソリンなどの内燃機関を持つ自動車のコストに一致する2025年までは起こらない」という予測を出していますが、電気自動車の本格普及の時期は、リチウムイオンバッテリーを代替する高性能かつ安価なバッテリーの実用化が大きな鍵を握っていそうです。

(The New York Times、Bloomberg―Gigazineより)

ヒト受精卵「編集」で疾病遺伝子を修復

 生物の遺伝情報を自在に書き換えられる「ゲノム編集」の技術でヒトの受精卵の遺伝子を操作し、病気の原因となる遺伝子の修復に成功したと、アメリカなどの研究グループが発表しました。ゲノム編集をヒトの受精卵に応用する報告は中国以外では初めてで、倫理的な問題が指摘される中、ヒトの受精卵の改変がどういう条件なら認められるのか、改めて議論を呼びそうです。



 アメリカのオレゴン健康科学大学などのグループは、中国以外で初めて、ゲノム編集でヒトの受精卵の遺伝情報を書き換えたとする研究を2日付けのイギリスの科学雑誌ネイチャーに発表しました。研究グループは、突然死に至ることもある心臓の病気、「肥大型心筋症」を引き起こす特定の遺伝子の異常がある精子を正常な卵子に入れて受精させました。このとき、遺伝情報を書き換える特殊な物質を精子と同時に入れたところ、70%以上の受精卵で異常な遺伝子が修復されたということです。受精後、5日間、観察した結果、狙った場所以外での改変はなかったということで、研究グループの代表は、「遺伝性の病気がある人の家族や社会の負担を減らすことができる」と話しています。

 ゲノム編集の技術を使って受精卵の遺伝情報を書き換えると、遺伝性の病気の治療につながる一方、改変された遺伝情報が世代を超えて受け継がれるため、倫理的な問題があると指摘されています。研究は、ゲノム編集の倫理的な課題などについて、アメリカを代表する科学者でつくるアカデミーがまとめた勧告に従っているとしていますが、今回の成果は、ヒトの受精卵の改変がどういう条件なら認められるのか、改めて議論を呼びそうです。


議論の流れ

 ゲノム編集は5年前に従来よりもはるかに簡単で正確に遺伝情報を書き換えられる「CRISPRーCas9」という技術が開発されて以降、幅広い分野で研究が進んでいます。この技術をヒトの受精卵などに応用すると、遺伝性の病気の治療につながると期待される一方、子どもが生まれた場合、遺伝子を改変した影響が世代を超えて受け継がれたり、改変で予期しない副作用が起こりうるなど、倫理的な問題があると指摘されています。

 一昨年には中国の大学の研究チームがヒトの受精卵で遺伝子の改変を行ったと報告し、国際的な議論を呼ぶ中、アメリカを代表する科学者で作る「アメリカ科学アカデミー」で中国の研究者なども加わってヒトの遺伝子にどこまで応用すべきかについて議論が進められてきました。そして、アメリカ科学アカデミーはことし2月、2年近くにわたる科学的な意義や倫理的な問題など幅広い議論の結果をまとめた報告書を発表し、将来的には、ほかに治療の選択肢がなく、その病気に関わる遺伝子だけを操作すること、そして、数世代にわたる追跡調査や透明性の確保など、厳しい条件のもとで実施を容認しうるとしました。


専門家「使い方は慎重に」

 今回の研究について、生命倫理に詳しい北海道大学の石井哲也教授は、「アメリカでは受精卵の遺伝子を調べ異常がないものだけを選んで子宮に戻す着床前診断が広く行われているうえ、第三者から健康な精子や卵子を提供してもらう体制も整っているので、今回の研究が実際の現場で必要とされる可能性は低く、研究の目的に疑問がある。また、今回の研究は、高い確率で遺伝子を改変できる事実を示しているが、ゲノム編集で目や髪の色といったことも自在に操作できるという倫理的に問題がある利用を助長するおそれもある。ゲノム編集は難病の治療に有効な技術になり得るからこそ使い方は慎重になる必要がある。ヒトの受精卵をゲノム編集する研究について、日本には法の規制がないので、国は早急に対応すべきだ」と話しています。

(AFP BBnews、NHK WebNewsより)

耳が遠いと認知症になりやすい?

 超高齢社会を迎え、加齢性難聴の患者数も年々増加しています。世界保健機関(WHO)では会話領域の平均聴力レベルが25dBHLを超えると難聴と定義しており、国立長寿医療研究センターの「老化に関する長期縦断疫学研究(NILS-LSA)」という疫学調査によれば、聴力レベルが25dBHLを超える難聴の有病率は65歳以上から急激に増え始め、75~79歳では男性71.4%、女性67.3%、80歳以上になると男性84.3%、女性73.3%が難聴という結果でした。


地域住民を対象に調査して得られた難聴有病率

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 聴力が低下すると、相手の声、話の内容が聞きとりにくくなり、話し相手が繰り返し話しかけたり、大きな声を出さなければいけなくなるなど、コミュニケーションの工夫や努力が必要となります。仮に高齢者1人に家族が2~3人いるとすれば、難聴がもたらす影響は、本人を含めて、国民の4500万~6000万人に及ぶ深刻な問題といえます。

 問題は難聴だけではありません。難聴があると認知機能の衰えが進むことも同疫学調査から分かってきています。認知機能は加齢に伴い誰でも低下していくものですが、難聴があるとその衰えは顕著になります。しかも、難聴によって衰える認知機能は、加齢に伴い成熟する知識や言語能力など、老化によって衰えないとされる領域にも及ぶといいます。


なぜ難聴だと認知機能が低下するのか?

 難聴があると、どうして認知機能も低下するのか、その理由はまだ明確には解明されていません。しかし、いくつかの仮説が考えられています。仮説のひとつが、「共通原因説」。脳にはたくさんの神経細胞が集まっています。例えば動脈硬化や糖尿病などは神経を障害しますが、音を聞きとる感覚神経と、認知機能をつかさどる中枢神経に同時に影響が及ぶと、同時並行で聴力と認知力の機能低下が起こります。つまり、難聴があるから認知症になるのではなく、難聴と認知症に共通の原因が作用するという考えが共通原因説です。

 もうひとつは、「Effortful Listening仮説」あるいは「認知負荷理論」というものです。Effortful Listeningは努力して聞くということ。私たちの脳には、パソコンでいうところのワーキングメモリー(情報を一時的に保ちながら操作するための領域)があり、例えば、「2階にメガネを忘れたから取ってこよう」という行為は、このワーキングメモリーに入れられて、一時記憶として保存されます。

 しかし、2階に行ったときに、ちょうど雨が降ってきたからとあわてて洗濯物を取り込んだりしていると、「メガネを取ってこよう」という最初の記憶が「洗濯物を取り込む」という記憶に上書きされる形で消されてしまい、1階に戻ってから「肝心のメガネを忘れた!」となります。これはワーキングメモリーの容量が限られているために、あれもこれもと同時にやろうとする結果起こる物忘れです。

 実は難聴のある人は、日常生活で、耳から入ってくる少ない情報から内容を理解するために、無意識のうちに人よりも多くのワーキングメモリーを消費してしまっていると考えられています。例えば、電車内の聞きとりやすいアナウンスならば小説を読みながらでも内容を理解できますが、音声の悪いアナウンスを聞きとる場合は、他の作業を止めて耳を澄まし集中しなければ聞きとれません。難聴がある人は、日常的に、音声の聞きとりに多くのワーキングメモリー容量を使ってしまい、それが認知機能の低下に影響するという理論です。

 また、「誤解」説というものもあります。これは難聴が原因で、認知機能のテストで実力よりも低く評価されてしまうというものです。一般的な認知症の検査であるミニメンタルステート検査(MMSE)や長谷川式の認知機能検査は、音声指示で行われるために、聴力が低下していると不利になり、質問をあいまいにしか聞きとれなかったり、聞きとるのに労力を使ってしまい記憶に定着しにくくなるなどして、実際の能力より検査結果が低く出る可能性があります。

 実験的に聴力が正常な人に、聞きとりにくい音声加工で擬似難聴の条件を作り認知機能の検査をしたところ、重い難聴レベルの音声では約9割の人が認知症患者と同レベルの結果になってしまったという研究報告もあります。通常、認知機能の検査をする場合は、検査の前に会話をして聴力がどの程度か確認し、必要に応じて質問を文字で見せるなどしますが、中には聴力が衰えていることが見逃されることもあるといいます。

 最後の「誤解」説は別にして、難聴と認知症がお互いに関連していることは明らかです。厚生労働省が2015年に発表した「認知症施策推進総合戦略」の中でも、認知症発症の危険因子として、加齢、遺伝性のもの、糖尿病、喫煙などとともに、難聴が掲げられています。


聴力機能は一度壊れたら元には戻らない

 難聴を引き起こすすべてのメカニズムはまだ解明されていません。しかし、難聴の危険因子としては加齢のほかに遺伝的要因や糖尿病、喫煙など様々なリスクが考えられています。中でも難聴を起こす最も大きな原因と考えられているのが、騒音です。

 若い頃に大きな音を長期間にわたって聞いていると、年を取ってから難聴になるリスクは高くなるといいます。10代や20代の頃に、大きな音量で音楽などを日常的に聞いていると、60歳を過ぎてから加齢性難聴になるリスクは非常に高くなります。また、大音量に長時間さらされると40歳くらいで難聴が起こることもあります。怖いのは、聴力機能は一度壊れたら元には戻らないということです。

 大音量から耳を守るためには、できるだけ大音量に耳をさらさないことが大事です。コンサートなども1時間に5分くらい休憩を入れるといいといいます。工事現場で仕事をしている人などで、その場から抜けられない場合は、耳栓をして耳を休めるようにしてもいいでしょう。またライブハウスなどではスピーカーの近く、音の反響がある壁の近くは避けることも重要です。

 また、高齢者の場合、難聴かと思ったら、耳あかがたまっていたというケースもあるといいます。通常、耳は自浄作用があるので、耳あかは外側へ押し出されるのですが、高齢になると自浄作用が低下して、耳の奥に耳あかがたまってしまうことがあります。健康診断では、聴力の検査はしても耳の中まで調べることはありません。耳の聞こえが悪くなったなと思ったら、年だから仕方がないと思わずに、一度、耳鼻咽喉科でしっかり中まで調べてもらうことも大切です。

 高齢者の難聴、そして難聴と認知症の関連はまだ分からないことも多いのですが、できるだけ若いうちから、騒音に耳をさらさないようにして、聴力の低下を予防することが大切といえそうです。

(日経Goodayより)

精子数の減少によって人類絶滅する可能性

 これまでに発表された研究内容やデータから、ここ数十年で男性の精子の数が減り続けているという見方が研究者らによって示されています。「精子の数が減っている」とする主張には懐疑的な目を向ける研究者らも存在しますが、新たな研究では、約40年の間に行われた200近い研究内容が分析され、現在の傾向が続けば「人類は絶滅する可能性」さえあることが示されました。



 1973年から2011年までに行われた185の研究を分析した結果、北アメリカ・ヨーロッパ・オーストラリア・ニュージーランドで暮らす男性の精液の濃度が9900万/mlから4710万/mlになっており、年間平均1.4%ずつ減少していくことで、調査期間内で52.4%も減少していると判明しました。トータルの精子の数は59.3%減少していたとのこと。また、この減少率は現在も継続しており、国によっては加速傾向にあることもわかっています。

 今回の調査を率いたヘブライ大学の疫学者であるHagai Levine氏は、「生活のあり方や環境、そして化学物質にさらされている現在の状況を私たちが変えなかったときの未来を、私は懸念します」「最終的に生殖の問題、そして人類の絶滅という問題を抱くでしょう」とBBCに対して語っています。



 一方で、南アメリカ・アジア・アフリカで顕著な減少は見られなかったとのこと。しかし、これらの国々ではデータの元となる調査の数自体が少ないという点を研究者らは指摘しており、Levine氏は、最終的には南アメリカ・アジア・アフリカという国々でも精子の数が減少するのではないかと危惧しています。

 ただし、この研究自体については賞賛しつつも、「人類が絶滅するかもしれない」という見方に対しては懐疑的な目を向ける専門家たちもいます。データの元となった研究の中には、不妊治療院を訪れた少数の男性を被験者として調査しているものなど、十分な研究結果とはいえないものが交じっているためです。また、「精子の数が減少している」という結果は、「精子の数が増加している」という内容の論文よりも出版されやすいという点や、初期の研究で用いられた測定方法は精子の数を過大評価していた可能性も指摘されています。

 シェフィールド大学のAllan Pacey教授のように、「私は『近年、精子の数が減少している』と主張する数多くの研究に対して納得していませんでした。しかし、今日発表されたLevine氏の研究は、過去の研究の欠陥を、真正面から扱ったものです」と語る研究者もいます。Pacey教授は今回の研究は「間違いの可能性を減らしている」と評価しつつも、全ての間違いを取り除けているわけではなく、調査結果は慎重に扱わなければならないとしています。

 「精子の数が減少している」という研究結果はいまだ議論のまっただ中であり、結論が出ているわけではありませんが、今回の研究は、これから行うべき調査の内容の方向を明確にする第一歩だと言えます。これまでの研究では精子が減少する明確な原因はわかっていないものの、農薬・プラスチックなどに含まれる化学物質や、肥満・喫煙・ストレス・食生活・テレビの見過ぎなどとの関連性が示されています。Levine氏は精子減少を引き起こす原因を特定し、「人工的な化学物質などに規制をもうけるなどして、私たちは行動を起こす必要があります。そして、喫煙や肥満といった問題の解決に取り掛からなければなりません」と語っています。

(BBC News―Gigazineより)

「富の格差」があるように「運動格差」が存在し格差が大きいほど肥満率に影響する

 世界各国の70万人、約6800万日分のアクティビティの分単位のデータをスタンフォード大学の研究チームが解析し、「世界で最も運動量の多い国」「世界で最も運動量が少ない国」がNatureで発表されました。これは過去最大規模で行われた調査で、世界中の人々の1日の平均歩数が4961歩で、平均歩数が最も多いのは中国・香港、少ないのはインドネシアと判明。また、国の中で「富の格差」ならぬ「運動の格差」があるほど、その国の肥満率が高くなることが判明しています。



 研究チームの一員でありバイオエンジニアリングを研究するScott Delp教授によると、今回の研究は、人間の動きについて調査した過去の類似研究の約1000倍の規模とのこと。調査のデータは「ARGUS」から集められ、最も平均歩数が多い国は中国・香港で6880歩、最も少ないのはインドネシアで3513歩であるとわかりました。

 以下の世界地図が各国におけるアプリユーザーの平均歩数を示すもの。灰色で塗られている部分がデータのない国で、平均歩数の多さ・少なさが暖色・寒色のカラースケールで示されています。中国や日本は平均歩数が多いことを示す寒色で、インドネシアの島々は平均歩数が少ないことを示す暖色で塗られています。



 アプリのユーザーの1日あたりの平均歩数について、各国の差をグラフ化すると以下のような感じ。日本は中国に続いて平均歩数が多く、1日あたり約6000歩となっています。日本の後にはスペイン・イギリス・アメリカ・アラブ首長国連邦・ブラジルが続きます。

 今回の研究で明らかになったのは、貧しい人々と裕福な人々の間に「富の格差」があるのと同じように、活動量が多い人々と少ない人々の間に「運動の格差」が存在するということ。そして、このような運動の格差が大きくなると、肥満になる確率も高くなるそうです。「例えば、スウェーデンは運動量が多い人と少ない人の間のギャップが最も小さい国の1つです。また肥満率の少ない国の1つでもあります」と研究チームの一員であるTim Althoff氏は語りました。

 一方で、各国ごとの平均歩数の違いは、そこまで肥満率に影響を与えませんでした。アメリカとメキシコの平均歩数は似たような数ですが、アメリカは運動の格差が大きく、肥満率も高い傾向にありました。

 また、研究者らは、男女の間でも運動の格差があることを発見。運動の格差が小さく、肥満率も低い日本では、運動の男女格差が小さかったとのこと。しかし、アメリカやサウジアラビアのような運動の格差がある国では、女性がアクティビティを行う時間が短かい傾向にありました。運動の格差が大きい国では女性の運動量が劇的に少なく、ゆえに女性が肥満になりやすい傾向があったわけです。

 研究チームは、今回の研究は、世界規模で見た時の肥満パターンの原因を説明するものであり、今後、肥満防止に取り組むための大きな助けになるものと考えています。さらに、各国の違いだけでなく、都市ごとの差異もデータ解析によって明らかになりました。アメリカの中でもニューヨークやサンフランシスコは歩行者に優しい道になっている一方で、ヒューストンやメンフィスは周囲を回るのに車を必要とする土地柄になっています。このような都市を比較した結果、当然ですがニューヨークやサンフランシスコの方が人々はより歩く傾向にあったとのこと。

 以下の青いグラフが歩きにくい都市での1日の平均歩数の変化、緑のグラフが歩きやすい都市での1日の平均歩数の変化を示しています。

 このようなデータを使えば、人々が運動に取り組みやすいよう都市をデザインしていくことも可能だと研究者らは記しています。

(BBC News―Gigazineより)