編み物の世界の新製品に繊維産業のハイテクが使われたRed HeartのHeat Wave

私も含めて、編み棒を持った者が初めて使う毛糸は安くてすぐに使えるRed Heartだろう。そこからの売り込みメールを私の受信箱に見つけたときは、ちょっと驚いた。編み物用の毛糸をTechCrunchで私が取り上げることはまずない。でもこのブランドは最近、Heat Waveと呼ばれる新しい毛糸シリーズを発表したばかりそれは同社独自の技術で、日光に当ると熱を発するアクリル製の毛糸だ。

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Red Heartの古くからあるSuper Saverと同じく、Heat Waveも100%アクリルだが、陽に当てると曇の日でも最大で7度ぐらい温かくなる。私は編み物をSuper Saverで覚えたが、使い残しの糸は今でも大事に保存している。Red Heartが送ってきたHeat Waveのサンプルを開けてみると、毛糸の感触はSuper Saverと区別できないほどなので、これまたびっくりした。Heat Waveの糸玉を晴れた日に外に出してみると、同社の言うとおり、同じ色のSuper Saverや純毛の毛糸よりも温かい。

Red Heartで製品開発を指揮しているAmy Olsen(エイミー・オルセン)氏によると、名前は言えないがあるサプライヤーとの共同開発で、芯に発熱性のある微細なアクリル繊維を開発した。それは繊維の構造の一部なので、スプレーなどとは違って洗っても発熱性は消えない。その繊維はジョージア州アルバニーにあるRed Heartの紡績工場でアランウェイトの毛糸に紡がれる。

実際に商業製品に使われている発熱素材は、ユニクロのヒートテックのようにほかにもあるが、その多くは体が発生する熱を保持することで発熱させる。Red HeartのHeat Waveは太陽のエネルギーを吸収するので、アウトドアで温かさが増す。一方、そのほかのアクリル製品と同じく、家の中に入ると元の温度に戻る。

編み物にハマっているテクノロジー記者としての私は、この2つがつながるとき心がワクワクする。例えば、研究者が編んで作った生地をソフトロボットに使っている。またジョージア工科大学の数学者で物理学者の編み物の好きなElisabetta Matsumoto(エリザベッタ・マツモト)氏は、自分が編んで作ったさまざまな生地の性質を予測できるAIのモデルを、5年のプロジェクトとして研究している。また、機械編みの方面では、MITの研究者が編み物やデザインの経験のない人が自分の衣類を作れるAIソフトウェアを開発した

Red HeartのHeat Waveは、新しい繊維産業技術が手編み用毛糸のメインのセールスポイントになっているという希少な例だ。これを機に、STEMと繊維工芸の接点にもっと多くの人たちが興味を持ってくれるといいね。オルセン氏によると、Heat WaveはRed Heartの通常製品になり、色数も増やす予定だそうだ。

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(翻訳:iwatani、a.k.a. hiwa

どんなに汗をかいてもさらっと乾いているウェアを微小流体工学の技術で開発するAtacama、すでに多方面から引き合い

激しいスポーツでどんなに汗をかいてもそのスポーツウェアは乾いているし、それだけでなく発汗がデザインの要素になる。世界でもっとも乾燥した砂漠の名前を借用したAtacamaは、微小流体工学の技術を利用して、まさにそんなテキスタイルを作った。National Science Foundationの補助金をもらっているAtacamaは、アパレルや自動車産業、ヘルスケアなど、さまざまな分野における、その技術の応用製品も探求している。スポーツウェアは、そのひとつの例だ。

医療の世界で微小流体工学が使われ始めたのは、1980年代の“lab-on-a-chip”デバイス(チップの上の実験室)からだ。それによって、血液などの液体の、非常に小さなサンプルを用いる研究が可能になった。微小流体工学のテキスタイルへの応用を考案したAtacamaは、それにより織物や編み物のほとんどすべてが乾燥状態を保つので、きわめて快適に感じる運動着などを作れる。今市場化されている水分を逃がすファブリックの多くは、汗を衣類の表面に引き出して早く蒸発させるが、微小流体工学は水分を小さな三次元のチャネル(channels, 水路)へ導き、液体の方向性をコントロールすることによって、それらを特定箇所に集めたり、テキスタイルから落としたりする。どこでその現象を起こさせるかは、製造者が決められる。

Atacamaの技術はカリフォルニア大学デイヴィス校の研究グループが作り、メンバーの一人だったSiyuan (Alex) Xingが現在のAtacamaのチーフサイエンティストだ。彼によると、直面した最大の難題は、微小流体デバイスを作るために使われている微小製造工程の多くが、フォトリソグラフィーでもレーザー切断でも、シリコンウェファーやガラスなどの剛体用に開発されたものであることだった。したがってそれらでは、ファブリックの上にチャネルを作るのが難しい。結局彼らが悟ったのは、“ソリューションはファブリック側から得られるものでなければならない”、ということだった。

チームはテキスタイルの製造方法を学習し、どの方法なら低コストで微小流体工学的なチャネルを作れるかを検討した。刺繍、織物、プリント、ニットなどあらゆる方法を調べ、またそれらのテクニックのために使われている最新の製造機械も調べた。

“たとえばニットなら、ジャカードというという一種の型紙を使ってさまざまなパターンをファブリックの表や裏に作り出している。パターンの解像度は一ループにまで小さくできる。それはほぼ100ミクロンぐらいで、しかも3Dだ”、とXingは語る。“刺繍では、針が一本の糸をファブリックの基質を通しながら操作するがそれは、微小流体工学チップの上の‘スルーホール’と似ている。テキスタイルの製造方法をどうやれば微小製造工程の代替になりえるか理解したので、テキスタイル中に微小構造体とそのパターンを作る出せる、と確信した”。

これらの発見についてXingらが書いたペーパーが、防衛産業やヘルスケア、自動車などの分野のメーカーに注目され、その後、友人が彼を、Men’s WearhouseやGymboreeでチームリーダーだったSusan Nealに紹介した。Xingは、企業顧客開拓のためにAtacamaの取締役になるよう、彼女に求めた。NealはAtacamaの技術のデモを見たあと、CEOを引き受ける決心をした。

“取締役会議で、彼らが開発したプロトタイプのシャツを見た。その実際の機能を見たとき、これはすごい!と感じた”、とNealは語る。

“それは、水分がファブリックの表面を移動するとき、その方向をコントロールできた。まず何よりも、私はそれまで、そんなものを一度も見たことがなかった。私はビクラムヨガをやり、その教室も開いているから、みんな、水分を逃すファブリックについてはよく知っている。汗を吸い取って拡散する素材だ。しかしAlexがデモしたのは、水分が皮膚からシャツの外へ移動するときの方向をコントロールし、その水分をシャツから外す(落とす)技術だ。シャツ本体は完全に乾燥していて、それはこれまでまったく見たことのないものだった”。

Atacamaの技術はこれまで、ポリエステルやナイロンのような化学繊維に適用されていたが、今は木綿やメリノウールのような天然繊維でもテストしている。その技術を使った消費者製品はまだ市場にないが、Nealによると、今数社とパートナーしてプロトタイプを開発している。液体がファブリックの表面のチャネルを流れるよう操作するAtacamaの技術は、アパレルのデザインに含めることができ、上で見たように、スポーツウェアのブランドの強力なセールスポイントになる。

いちばん分かりやすい用途はトレーニングウェアや、ドレスシャツなどのアパレルだが(袖の脇の下部分に汗がしみない)、応用分野はもっと数えきれないほどある。たとえば、保護着、高性能おむつ、包帯や帯布、ギプス、病院用各種リンネル(布帛類)などに使える。

“今、車のシートへの応用研究を求められている。とくに自動運転車に使われいる電子回路から水分や、こぼしたドリンクの被害を防ぐことに、関心が集まっているようだ”、とNealは語る。

“すごく新しい技術なので、科学者たちとの対話の内容もすごい。彼らはあちこちで、これはできるか、あれはできるか、と聞かれ、ラボに帰ると、さらにそれら以外の有益なアイデアを考えだそうとしている”、と彼女は述べる。

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(翻訳:iwatani(a.k.a. hiwa))

新生児の微細な血管や臓器を傷めないカスタムメイドの医療器材を3Dプリントで作るNortheastern大学

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医療用ハードウェアの多くが、既製品だ。カテーテルもインプラントも、単純に手近にあるものを使う。でも、未熟児用のとても小さなコネクタや、特殊な形のブレースが必要なときはどうするか? 3Dプリントの出番だ。

Northeastern大学の研究者たちが、個々の患者に合わせたプラスチックやセラミックのインプラントを作り始めている。それがあれば医師は、微細な組織を傷つけたりしないし、またどんなインプラントを挿入するときでもダメージを防げる。

“新生児の場合は、個体によるサイズの違いが大きいし、また抱えている問題もさまざまだ”、とNortheasternの准教授Ran­dall Erbは語る。“でもこれからは、個々の患者に合った形やサイズのカテーテルをプリントして、患部への正確な挿入ができる。静脈に穴をあける心配もなく、薬剤等を迅速正確に移送できる”。

研究者たちの最新の研究論文がここにある

そのシステムはプラスチックとセラミックのファイバを使って、精度の高い剛体オブジェクトを作る。セラミックファイバを使っても、穴やカーブを作れるし、耐久性はプラスチックより高い。研究者たちによるとそれは、木や骨のような丈夫な自然オブジェクトを作るやり方と同じだそうだ。

チームは光造形法と磁力を使ってセラミックファイバの位置と方向をコントロールする。最初にファイバを磁化するやり方はFDAも認可しており、その合成素材の各部に超微弱な磁界を与え、液状プラスチックに浸したセラミックファイバを最終製品の仕様に従って整列させる。それは、強度のある素材を押出成形によらずに成形する、巧妙なやり方だ。

システムはまだ試験中だが、実用化はもうじきだ。

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(翻訳:iwatani(a.k.a. hiwa)。