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2020年10月 9日 (金)

唯々諾々だったインダクタンス

理科の実験で「電磁石」(コイル)を作った経験をお持ちの方は多いと思う。釘3本程度にエナメル線を「1000回」とか巻いたと思う。で、強い磁力を得ようと電池大量に繋いでスイッチオンで感電までがお約束。

さておき。

半導体が加工技術の微細化によって、小さな面積で大規模な回路を作り込むことが可能になってきているのはご存じの通り。でも電気製品は半導体だけじゃ動かない。コイル、コンデンサ、抵抗を適宜接続して初めて機能を持つことが出来る。半導体は基本的にスイッチで、自分で電流をオンオフするが、コイル、コンデンサ、抵抗は、その半導体で制御された電流が流れ込むことで機能を発揮する。このため「自分で動く」半導体を「能動素子」。電流待ってるコイルコンデンサ抵抗を「受動素子」とくくる。

で。

抵抗の特性はそのまま「抵抗値」(レジスタンス)という数値で示すが、コイルの特性は「インダクタンス」という数値で示す。

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数式イヤ?趣旨はそこじゃないっす。

L→インダクタンス
μ→芯の素材により決まる
N→電線巻けば巻くほどインダクタンスがデカい
S→芯の面積がでかければでかいほどインダクタンスがデカい
l→でもコイル全体の長さは短いに越したことは無い

つまり芯の材料と欲しいインダクタンスでコイルのサイズが決まってしまうのだ。そして現状、半導体の小型化に比してコイルの芯材のそれは遅々として進んでいない。

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これはモータの電機子コイルである。薄板が積み重なっているのが見えると思うが、これは芯材の代表格「珪素鋼板」と呼ばれるモノで、工業化されたのは実に1903年。黒板等にくっついてる磁石は黒いが、あれは「フェライト」という材料で日本の発明。それでも1930年である。つまりその頃から「芯材」は基本的に変わっていないのだ。この結果、半導体と鼻くそみたいな超小型抵抗・コンデンサがびっしり並ぶところに、指先サイズのコイルがところどころべったり貼り付いたりそびえ立ったりというのが昨今の電子基板の姿になっている。まことアンバランスでエレガントさに欠ける。

そこへ。

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こんなネタが飛び込んできた。要約すると。

・スキルミオンと呼ぶ3次元の渦巻き構造がおもろい電磁相互作用を発揮する
・コイツで得られるインダクタンスは断面積に反比例する(小さくするほどインダクタンスがデカい)
・インダクタンス機能を持つのは電子の渦巻き状の振る舞いだけで、それを生じさせる空間は別に立方体で構わない

=必要なインダクタンスをごく小さい立方体で確保できる

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(引用元は同一)

20ケルビンと言うから液体ヘリウムで冷やす必要はあるけれどもこのサイズでインダクタンスは「数百ナノヘンリー」得られるという。プリント基板用のコイルで100ナノヘンリー言うと0.6×0.3mm程度であるから、

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(TDK)

「百分の一」になる。

超伝導ばりの低温が必要なのは電子は温度だけで運動するからであろうが、まぁ何らか動けないよう拘束することは出来よう。逆に局所冷却の技術が進むことも考えられる(電子回路は集積すると熱密度が上がるので、まるごと冷やすのは無駄ではない)。

「原理だけ」であるがゆえに、「物量」に頼るしかなく、応じて素材・組み立てメーカの言いなりの値段にならざるを得なかったコイルが、ついに素材依存から離陸する。それはコイルのみならず、応用部材であるトランスやモータ、発電機にも波及する。

我々は飛躍の瞬間を目にするかも知れない。

2020年10月 7日 (水)

2020年ノーベル賞科学3賞

…説明しやすいから助かる(=顕著な業績)

●医学・生理学賞

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 C型肝炎ウイルスの発見。更にウィルスの分離(取り出し)と複製に成功し、有効な薬の開発に寄与。納得じゃないですかね。

●物理学賞

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「ブラックホールの証明」

イラスト左端、ペンローズ氏はアインシュタインの相対性理論からブラックホールの存在を理論的に証明、ゲンツェル氏とゲッズ氏は我々の銀河系(天の川銀河)の中心にある巨大ブラックホール「サギタリウスA*」(いて座Aスター)を観測し、ブラックホールであると観測によって明らかにした。ちなみにサギタリウスA*の観測結果が描き出した成果は結構ダイナミックなもので、専門家による解説もゼヒご参照を。これは見ただけじゃ分からないモノが宇宙には実在することの大きな証明であることを示し、「この世はどうやって出来ていて、この先どうなって行くのか」を解き明かすのに大きな一歩。

●化学賞

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「ゲノム編集の新手法開発」

正確で高効率な編集手法「CRISPR-Cas9」(クリスパー・キャス・ナイン)を開発。

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https://www.cosmobio.co.jp/product/detail/crispr-cas.asp?entry_id=14354

平易に説明する自信が無いのでその絶大なる効果だけ。どんな遺伝子も、簡単に、迅速に、かつ高い効果で特定の機能を持たせたり失わせたりできる。これによって病気を起こす部分を特定したり、ひるがえって治療法の開発につながる。

…どこかの国がノーベル賞欲しくて欲しくて仕方がないらしいが、まずはこれまでの業績を評価し、それを一般市民が理解できるような知的水準向上と探求の雰囲気を醸成し、成果として研究者が現れて世界・人類に貢献することが必要なんじゃないですかね。

2020年10月 5日 (月)

科学が文化国家の基礎であるという確信

職務

・科学に関する重要事項を審議し、その実現を図ること。
・科学に関する研究の連絡を図り、その能率を向上させること。

役割

・政府に対する政策提言
・国際的な活動
・科学者間ネットワークの構築
・科学の役割についての世論啓発

【費用】

▽人件費などを含む政府・社会などに対する提言=2億5000万円
▽各国アカデミーとの国際的な活動=2億円
▽科学の役割についての普及・啓発=1000万円
∇科学者間のネットワーク構築=1000万円
▽事務局人件費・事務費など=5億5000万円←役割4つより費用の掛かるこれは何?

 公開講演会・シンポジウム等

公開シンポジウム「人・移動・帰属 変容するアイデンティティ」
公開シンポジウム「大学入試改革と歴史系科目の課題」
日本学術会議 東北地区会議主催 公開学術講演会「人生100年時代の雇用問題」
日本学術会議 近畿地区会議主催 学術講演会「未来の語り口:人間は神になれるか」
公開シンポジウム「コロナ時代におけるフィールドワーク教育をめぐって」
公開シンポジウム「理数系教育とジェンダー:学校教育にできること」

(首肯しかねるテーマ抜粋)

「科学」ってなんだっけ→ 一定領域の対象を客観的な方法で系統的に研究する活動。また、その成果の内容。特に自然科学を指すことが多い。(Wiki)

で、この団体は英語名を「Science Council of Japan」言うんですよ。なのに

 我が国の人文・社会科学、生命科学、理学・工学

人文学ってhumanitiesだし、社会科学ってsocial scienceって書くけど中身は経済学、法学、教育学、政治学、社会学…

で、ガースーソーリの答弁を読んでみると

「総合的、俯瞰(ふかん)的な活動を確保する観点から判断した」 

裏返すと

「偏向がありバランスが取れてない」

法や政治に基づいて人間社会がどんな変容をして行くか論ずるのは科学でしょうよ。でもそこから法や政治に特定の方向性を要求するのは科学なのかな?逆・裏・対偶ってあってね。

形式的だろうが何だろうが「任命権」は首相にあってそれ行使したら特定の思想信条の政党が騒いでる。

「科学」じゃないじゃん。

背理法によりQ.E.D.

あ、学問はこの団体に参加有無関係なく自由に出来ると思うよ。

2020年8月24日 (月)

機械的に解除でいいのか

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よく言われるように「宿主を殺すほど強い病原体は、宿主もろとも滅んで行く」ので、蔓延するのは「広がる力は強いが、殺すほど毒性は強くない病原体」に落ち着く。

なのだが。

これで「緊急事態宣言」を解除していいのかね愛知県。良く比較されるスペイン風邪(インフルエンザの変種)。

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日本におけるスペイン風邪の精密分析http://www.tokyo-eiken.go.jp/assets/SAGE/SAGE2005/flu.pdf

「インフルエンザ」なので流行は冬期、1回目と2回目に「1年」タイムラグがあるのが分かる。比して今回ブッコロナは季節環境の影響を受けている形跡(というかそこに言及した論文)が見られない。その代わり、「おっぱいパブ夜の世界」を中心とした「濃厚接触」経由が特徴と言えるか。ならば、濃厚接触の抑制を目した宣言を解除するのは大丈夫なのか?

オレはそゆとこ行かないからいいけどよ?

2020年7月15日 (水)

ブラックホールに穴が無い(かも知れない)

●冒頭の能書き

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ネタ元

太陽などの恒星は、その大質量が有する重力で縮んで行く力と、縮んで生まれた高温高圧で生じる核反応の爆発圧力が釣り合い、ある大きさで光っている。核反応が進むと中心に鉄が出来る。鉄は核反応をしないので縮む一方となり、一気にぐしゃっと潰れる。その際の高温高圧で大爆発(超新星爆発)を起こして極めて明るく輝くとともに、中心は永遠に潰れ続ける。この結果「大きさはゼロだが質量は無限大」の何かに成り果てる。これが「ブラックホール」である。ちなみにこの「何か」は、アインシュタインの一般相対性理論で提示された方程式を解いたら出てきた解の一つで。

「大きさゼロで質量無限大」
「ちょwおまwwんなもんあるわけねーべ。あったら光も吸収されて何も見えない真っ黒な穴だわな」

ってことでブラックホールと呼ばれるようになった。で、

「げ、マジであるじゃん」

となって、データから↑のように画像化に成功したのが去年の話。そこへ。

●理研の発表

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ネタ元

・ブラックホールには「そこから先へ入ると光も出られない境界線」(事象の地平面・イベントホライズン)はありまへん
・極限まで高密度化された「物体」です
・将来馬鹿でかい記憶装置に使えるかも知れない

=ブラックホールは穴じゃない

「革命的理論」である。平易に解説するのは面倒だが要約を試みると以下の通り。地球重力を脱出するには秒速7.8km以上の速度が必要である(第1宇宙速度)。ブラックホールではこれが光の速さを超える領域が現れる。その境界線が上記「事象の地平面」である。一般にこの大きさ(シュバルツシルト半径←人名)をブラックホールのサイズとしている。

一方、先に亡くなったホーキング博士は「ブラックホールの近傍では真空から光の粒子が生成され、応じてブラックホールの質量は次第に減って行く」すなわち「やがてブラックホールは蒸発する」という理論を発表した(ホーキング輻射)。

理研の発表は「重力に引かれて行く途中でその重力源がホーキング輻射起こして小さくなるやん。せやから事象の地平面も一緒に小さくなるから上から落ちてくる粒子は事象の地平面に近づけへん」…というのがミルフィーユみたいに重なっているというもの。冒頭の能書きで縮む流れと核反応がバランスしているのが星と書いたが、同様に「落ちようとするけど蒸発で小さくなるから追いつけない」がバランスした状態が「ブラックホール状態」だというわけ。

ブラックホールの中心は長く「特異点」と呼ばれ、物理法則の成り立たない(=科学的に解明できない)場所とされていたが、今回の発表は特異点は無くても良いことを示唆する。ただ、特異点のある方程式の解を否定するものではないほか、ブラックホールはビッグバン直後に起きた爆発的な多重宇宙創成(インフレーション)で時空のゆがみの集まった場所として多数(ワームホールの片側として)生成されたとされており、それはそれでアリなのか、など、「謎は更に深まった」と言わざるを得ないのが今回の発表であろう。

ちなみにこれでワリを食ったのが、ブラックホールの事象の地平面ギリギリがーとか、遠心力でぶっ飛ばしてもらって超高速航行とか、ドーナツ状になった特異点のドーナツの中に突っ込んで行くとか、そこそこ考証働かせたSF作品であろう。逆に「そういう生命体」という厨二病なシロモノが出てくる余地を与える。

ニヤニヤ面白く展開を見たい。

2020年7月 3日 (金)

これはひどい

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3千人以上ってなんだそりゃ。センターでの集中生産で汚染のようで。

病原性大腸菌で、汚染食物は「乾燥ワカメ」が疑われるとか。

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(対策の「ビジョン」が見えてこないように感じるのオレだけ?)

さてこういうのは設備・仕組みの問題として、工場勤務として他山の石とする意義がある。工場一般に異物が混入する現象を「コンタミネーション(contamination )」と呼ぶ。一工程終わるごとに洗浄したり、気体・液体の流れを一方通行にしたり、ワーク(被加工物、ここでは食材)の経路を無機物で密閉する、更にはそこに窒素を充填するなどの対応を行う。ご存じ「超高純度フッ化水素」で半導体ウェハを加工するのもコンタミ防止のためである。食品の場合、加工中および加工後供食までの温度・湿度・時間も管理項目となろう。

するとここに、「入口から出口まで全て」見直す必要性が示唆される。調理器具はもちろん、給排水、制服類、空調などの「直接食品には触れないもの」も含めて全部だ。異常なほど時間が掛かるわけだが、不良モードがロット不良である以上、徹底的にやらないと根本的な解決にならない。

子供達を考えるなら、答えは唯一じゃないんですかね。

 

2020年5月20日 (水)

地震雲とか無いから2020

最初に書いておくね。

馬鹿者。

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地震が多めに起きたり、ちょっと大きな地震が来るとこの手の言葉がタイムラインに攻めてくる。

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「雲」は空気中の水蒸気が冷えてできた水滴や氷の粒の塊である。

地震雲があるという人よ。地震にかかわる何がどう作用して雲が出来るのか論じてみたまえ。

「宏観異常現象」(こうかんいじょうげんしょう)という言葉がある。大地震に伴って生じる普段と違う様々な現象を指す。「なまずが暴れると地震が来る」が最も有名か。物理的・生物的な現象全部ゴッチャ混ぜで、理論的に説明できるものから勘違い思い込みまで様々である。例えば今般の飛騨地方の地震活動に伴って枯れた温泉が復旧したとか聞くが、

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こんなのも「宏観」に混ぜたりする。ちなみに中国でこの手の情報を集めて地震を予知したという話が知られるが、その実態は微小地震の増加に基づくもので確率・統計に属するものであった。

従って、もし、地震雲が実在するなら「宏観」の一種に含まれるだろう。そして雲は自然現象であるから成因を論考できる。地震は大規模な岩盤の破壊現象であるから

・連続的な振動と音
・「ピエゾ効果」による電圧の発生
・破壊岩盤からの「ラドン」放出

が、考えられるが、これがどうやったら水蒸気を冷やすのか。ちなみに動物の異常行動は、人間より発達した聴覚や、鳥やサメなどが持つ「磁力感知」機構等に作用したとすれば理解できる。

気象庁のサイトに地震雲を存在の難しさを説明するページが丁寧に書いてあるのを見ると、真剣にこの可能性を専門家に問い合わせる者が後を絶たないということであろう。目先のセンセーショナリズムに囚われて本質を捉えようとしない「科学する心」の欠如がどれだけ多いかという証左である。

21世紀の科学技術立国の住人なんだからさ。もう少し近代的な知識を持とうや。ええ加減にせえ。

2020年5月 7日 (木)

たまに顔出しゃ何かの担当

「働き方改革委員をやってくれ」

!?

いやいいけどさ。

・設計に関してはフロントローディング化を進めること
・評価に関してはシミュレーション(数値モデル)による追い込みを行い、実機検証は「シミュレーションと挙動が同じか確認」程度にとどめること
・製造においては自動化を推進のこと

現行の技術とツールをフルに生かすとこうなるができますか工場長。

特に設計と評価については「パラメータ設計」いう概念が必要。すなわち設計定数において「特性を変えるのか、ノイズの影響を弱めるのか」どちらの効力があるのか見極め、ノイズに強くしてから特性を追い込む、というやり方になる。普通、目標となる性能値(たとえば電源電圧)が出るように定数を設定し、それがバラついたらどうなるか、というやり方をするが、それを捨て去ることになる。いまの設計活動をしつつ、別の手法を勉強するみたいな並行作業になるので、「働き方改革のための高負荷」が発生し、ちょいと苦しい。

でも多分「現代制御理論」との親和性とか考えても、パラメータ設計の会得が望ましい。

…設計レビューでダメ出ししてそれとなく「ノイズの影響」を見させりゃいいのか←鬼畜

2020年4月14日 (火)

SARS-CoV-2(その3)

4.効くかもしれない薬の確認

こういう、既存の薬からこっちにも効くかもしれないものを探す作業を「ドラッグリポジショニング(drug repositioning)」言うそうな

(1)アビガン

・概要:ウイルスの遺伝子複製酵素であるRNAポリメラーゼを阻害。元はインフルエンザウィルス対応。
・メカニズム:RNAを合成する酵素である「ポリメラーゼ」の働きを妨害する。ウィルスの狙いである「自分の複製」を作らせない働きがある。
引用元

(2)オルベスコ

・概要:「抗ウイルス効果」があるとされるが機序は不明(4/14現在ネット検索で引っかからず)。元はぜんそく用ステロイド剤
・メカニズム:「本来の目的と違う有効な効能」をオフターゲット効果と言うらしい。同じ理屈で体に良くない奴は「副作用」と呼ばれる。この薬は「抗ウイルス効果とステロイドの持つ炎症沈静化作用の相乗効果」とされるがメカニズム不明なので何とも
引用元

(3)ナファモスタット

・概要:スパイクタンパク質を切断する「TMPRESS2」の活動を妨害。元は急性膵炎の治療薬
・メカニズム:タンパク質分解を妨害する作用が「TMPRESS2 の活動を妨害」という形で出てくる。従ってウイルスが人体細胞に入り込むプロセスを食い止める
引用元

「家族に説明できる効果やメカニズム」が見えているのはこのくらい。イベルメクチンはここに書ける直前かな?ワクチンは世界各地で開発中。

5.うわさの確認

・BCGの効能

BCG(Bacille de Calmette et Guérin)は本来結核のワクチンである。ただ、いくつかの「オフターゲット効果」が知られる。
・呼吸器感染症の減少
・肺がんリスク低減
・膀胱がん進行抑制
結核で何でがんが?という話になるが、BCGワクチンは免疫システムの「やる気スイッチ」をオンにするらしいというのだ。具体的にはサイトカイン(細胞の持つ機能を活性化する物質)分泌能力が増大する。
これを確認するためお年寄りにBCGを打って、肺炎の起こりやすさを調査した結果、打った方がかかりにくいという結果が得られたという。

ただ、何せ「なぜ、そうなるのか」がまだ分かっていない。誰も安心材料と断言できない。

・秋冬の妙な風邪

自分もそうだが「2019年秋から2020年1月ごろ」に、微熱と咳がずっと続く妙な風邪を引いたという声をネットで目にする。自分の場合喘息の薬をずっと使ってようやく12月終わりに症状が治まった。

これが「強毒性を獲得する前のCoV-2」とする噂がある。

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引用元

遺伝子追跡結果である。日本へは1月20日ごろに侵入したようで、大元は12月3日に中国にあったとされる。「治りづらい風邪」だからってこれに罹っていたと判断する理由は見つからない。抗体検査でも行えば別だろうが。

6.出来ることとすべきこと

薬もワクチンもまだなので罹らないに越したことはない。

(1)うがい手洗い集まらない

石鹸はウィルスのエンベロープを破壊する。つまり石鹸でちゃんと洗えということ。アルコールでも同じ効果が得られるが、皮膚に汚れが付いてるとアルコールが中まで入らないのでまず手を洗う。なお、人が触った場所のアルコール消毒は同じ理由で効果がある。もちろん、ウィルス暴露の可能性が高まる人の多い場所は極力避ける

(2)みんなが「自分が誰かにうつさない」行動をとる

「うつされたくない」とビクついてマスクに殺到しているわけだが、ウィルスは浮かんでいられるほど細かい水滴(ってか痰や鼻水や唾)にも付いておるので、マスク如きの目の粗さでは容易に通過する。

ただ。

マスクは鼻口から出てくる痰や鼻水や唾をまき散らさない効果は十分ある。

つまり、「誰かにうつさない」ことを目的に全員がマスクをすれば、防ぎづらい「細かい水滴」の減少を図ることができ、結果として誰にもうつらないという結果が得られる。このことは「自分は症状が出てないだけでウィルス持ってるかもしれない」前提で行動すべきことを示唆する。そしてそれは洗濯可能な布マスク(アベノマスク!)で充分という結論になる。

1人1人が誰かにうつさない行動をすれば、全員が誰からもうつされない結果が得られる。

One for ALL。どうぞご自愛を。

(おわり)

2020年4月13日 (月)

SARS-CoV-2(その2)

3.構造と「感染」の仕組み

これが分からないと薬の開発につながらない。まとめ・要約は最後。

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CDC(Centers for Disease Control and Prevention:アメリカ疾病予防管理センター…もはやおなじみ)による顕微鏡写真だとか。

・1本鎖のRNAを持ったウィルス
・SARS-Covと79.5%同じ遺伝子

SARSは2003年に中国広東省から報告された「重症急性呼吸器症候群」のことで、これの姉妹種であることが同定された。「急速に悪化する肺炎」むべなるかなである。

●細胞侵入メカニズム「アンジオテンシン変換酵素2(ACE2)レセプター」

まず、 ACE2というのは上気道(鼻-鼻腔-鼻咽腔-咽頭-喉頭…要は鼻の穴から気道の入り口まで)の細胞が沢山持っている。

次にウィルスは「エンベロープ」と呼ばれる要は「脂質の袋」に入っている。

Virus

サラヤのサイトより)

この表面には「スパイクタンパク質」が存在する。スパイクは靴のそれと同じで「とがったもの」の意味。冒頭の写真でオレンジ色のつぶつぶに映っている。

さて、ACE2レセプターというのは日本語で書くとACE2受容体、となる。ACE2は「Angiotensin Converting Enzyme-2」のこと。

まず、「受容体」は外部から刺激を受けると応じて何らかの反応を起こす。ACE2は「アンジオテンシン変換酵素2」を発生させ、
・全身の動脈を収縮させる
・副腎皮質からアルドステロンを分泌
・アルドステロンはケツ理宇を増大させる
となる(専門家の皆さんへ。間は端折っています)。

で、このウィルスはスパイクタンパク質でACE2に結合(連結)する。これは上記の身体の働きを起こさせるというより、「連結器としての形」がACE2に合っているのでそこで強くくっつくというだけ。くっつくのが目的なので。従って「ウィルスの細胞内への侵入」は上記の身体の働きとは全く関係がない。

次に、細胞には外から入ってくるタンパク質を切断する働きを持つ「プロアテーゼ」という酵素がある。存在する場所によって「切断」の目的が違うが(消化補助・廃却・侵入防止=外的攻撃)、上気道細胞に存在するプロアテーゼ「TMPRSS2」は元々消化酵素であったらしい。上気道での「本来の仕事の趣旨」はウィルスの抑止(ウィルス分解)…おや?

進めよう。スパイクタンパク質がACE2に結合すると同時に、TMPRSS2が外敵を切断しに出てくる。

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引用元

この時、TMPRSS2は、スパイクタンパク質を切断する。するとスパイクタンパク質はS1とS2という部位に分かれ、何と活動スイッチがオンになる。このウィルスは人間細胞の持つウィルス切り捨ての働きを逆に利用しているわけだ。

この先の動きを細かく書くのは大変なので端折るが、スイッチが入ったS1S2は次々形を変え「ペプチド」を作り、細胞膜を切り、「エンドソーム」と呼ばれる、「細胞が外部からたんぱく質を取り込む機構」を働かせ、ウィルスを細胞内に取り込ませる。結果、ウィルスは自らの遺伝子(コロナの場合RNA)を人体細胞の核に送り込んでコピーさせることに成功する。このあたり、分子レベルの「変形ロボット」と表現した方が早いかもしれない。

●まとめ

①コロナウィルスは喉にある細胞が持つ「ACE2受容体」に結合する。
②人体が持つ防衛システム「TMPRSS2」にコロナウィルス表面の「スパイク細胞」を切断させる。
③スパイク細胞は切断されたことで本来の機能を発揮しはじめ、次々ロボットのように変形しながら細胞膜を切り、外部分子取り込み機構を乗っ取って動かし、ウィルス自身を人体細胞に取り込ませる。

これより、人類が目指すべき「薬」が持つべき機能は

・受容体結合阻止
・TMPRSS2の不活性化(活動を自粛させる)
・ウィルスの増殖阻止(RNAコピーを妨害)

となる。どこまで進んでいるのだろうか。また、巷間「効く・効いている」とされる薬の作用と整合はとれるのだろうか。

(つづく)

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