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　集中して動いたり走ったりしていると、後日体の節々が痛くなったりすることがあるだろう。だがそうなる前に未然に疲労やストレスを検知し、教えてくれる衣類が開発された。

　スイス、チューリッヒ工科大学の研究チームが開発した、電気を蓄える糸を縫い込んだスマート・スポーツウェアは、人間の体の動きから疲労をリアルタイムで読み取って、限界がくる前に注意をうながしてくれるのだ。

　着ている本人が意識しない疲労もしっかり検出してくれるので、スポーツや体を使った作業での怪我を予防することができる。

　また、センサー、バッテリー、チップといった既存の電子部品は一切使わないので、価格を抑えることができる。次世代のスマート衣料への道を開く新発明となるかもしれない。

・疲労を検知してくれる魔法の電気糸「繊維センサー」
　人は疲れると体の動きが変わってくる。たとえば、ランナーの疲労が蓄積すれば、歩幅が短くなり、足の運びにも乱れが出てくるだろう。

　これを検出するために開発されたのが、チューリッヒ工科大学のカルロ・メノン教授らが取り組んでいる魔法の電気糸「繊維センサー」だ。

　繊維センサーは、2本の繊維でできている。1本は、導電性（電気を流す）があって、伸び縮みもするゴムだ。そしてこのゴムの糸に、プラスチックの薄い層でおおわれた硬いワイヤーをぐるぐると巻き付ける。

　すると2本の繊維が電極として働いて、電界が生じ、その電荷が蓄えられる。つまり「コンデンサ」（電気を蓄えたり、放出したする電子部品）として機能するのだ。

　この繊維センサーを普通のランニングウェアの太もも部分に縫い込んでやる。すると足を動かすたびに、2本の繊維の間隔が変化し、コンデンサの電荷が変化する。

　この変動パターンを分析することで、人の体に蓄積されている疲労を読み取るのだ。

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柔軟なゴムの糸にワイヤーを絡ませた魔法の糸。左は弛んだ状態、右は伸ばされた状態 / image credit:Tyler Cuthbert / ETH Zurich

　この糸を伸縮性のあるランニング用レギンスの太もも部分に縫い込むと、走るたびに一定のリズムで伸びたり縮んだりする。

　そのたびに2本の繊維の間隔が変化し、電界が発生してコンデンサーの電荷が変化し、動作の変化を読み取ることができる。・繊維センサーから送られた信号を繊維アンテナが計測、スマホに送信
　ところで、繊維センサーで疲労による動作の変化をキャッチできたとしても、それだけではダメだ。データを分析する機能がないからだ。

　そこでもう1つの魔法が登場する。それがやはり導電性の糸で作られた「繊維アンテナ」だ。

　こうして揃った2本の魔法の糸をスポーツウェアに直接縫い込んでやる。すると繊維センサーが計測した電荷データが繊維アンテナを通じてスマホに送信される。

　あとはアプリを使って、体の動きに疲れのサインが出ていないかリアルタイムで分析してやればいい。

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データを送信するアンテナも直接衣服に縫い込まれる / image credit:Photograph: Valeria Galli / ETH Zurich

　なお普通なら、こうした繊維の伸び縮みによる電荷の変動は小さ過ぎて、体の動きを計測することなどできない。

　だが、この糸は普通の糸ではなく、魔法の糸だ。伸ばすとかえって太くなるという不思議な特性を持っている。

　そのおかげで、ほんの少し伸ばしただけでも、はっきり測定できるほど電荷が変動する。これがランニングフォームの微妙な変化を検出できる秘密だ。

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不思議な特性を持つ電子糸 / image credit:Tyler Cuthbert / ETH Zurich

　センサー、バッテリー、チップといった既存の電子部品は使われないので、価格を安く抑えられるというメリットもある。

　疲れを正確に読み取るにはもっと歩行パターンデータが必要とのことだが、この技術の特許はすでに出願済みであるそうだ。

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繊維センサーで検出された電荷の変動をスマホでリアルタイムで分析し、疲労を読み取る / image credit:Valeria Galli / ETH Zurich・次世代のスマート衣服に
　この魔法の糸によって作られるスマート衣服は、着ている本人が意識しない疲労でもしっかり検出してくれ、大きな問題が起きる前に知らせてくれる。

　だからスポーツや体を使った作業での怪我を予防することができるし、怪我をした人のリハビリなどにも応用できると期待されている。

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電子糸「繊維センサー」と「繊維アンテナ」を縫い込んだレギンス / image credit:Tyler Cuthbert / ETH Zurich

　「私たちの目標は、スマート衣服の製造コストをもっと効率化し、より多くの人々が利用できるようにすることです」とメノン教授はプレスリリースで語っている。

　この研究は『Advanced Materials』 （2022年12月12日付）に掲載された。

References:Detecting exhaustion with smart sportswear | ETH Zurich / written by hiroching / edited by / parumo



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