【発汗するロボット】ANDIは汗をかき、震え、歩き、呼吸もするぞ
アリゾナ州立大学テンピキャンパスの北東端にある小さなガラス窓のついた厚さ4インチの金属製ドアの向こうには、世界初の屋内外での呼吸・発汗・歩行が可能な温熱マネキン、ANDIがある。
ANDIはNSFのMajor Research Instrumentation Grantの資金援助を受け、サーメトリックス社がASUのために特注で製作した。人体の熱機能を模倣することができ、温度センサー、熱流束センサー、汗を溜める気孔で個々に制御された35の異なる表面領域を持つ。
「ANDIは汗をかき、熱を発生し、震え、歩き、呼吸をします」と、物質・輸送・エネルギー工学部の准教授であり、極端な暑さが人体に及ぼす影響を測定することを目的としたASUの新しい研究プロジェクトの主任研究者であるコンラッド・リカチェフスキ氏は語った。
「猛暑に関する素晴らしい研究はたくさんありますが、欠けているものもたくさんあります。私たちは、暑さが人体にどのような影響を与えるかをよく理解し、それに対処するための対策を定量的に設計できるようにしようとしています」。
ASUのANDIは、研究機関で使用されている2つのうちの1つであり、ユニークな内部冷却チャンネルにより、屋外でも使用可能な現存する最初のサーマルマネキンである。
今後数十年の間に、米国のあらゆる地域で気温が上昇し、熱波がより激しくなると予想されている。全米では毎年数千人が熱中症で命を落としており、アリゾナ州マリコパ郡だけでも2022年には熱中症による死者が前年比25％増の425人に上った。
ASUの研究者たちは、人体への熱ストレスと、暑い気候が死に至る原因について理解を深めることを目指している。
Rykaczewski、サステイナビリティ学部のJenni Vanos准教授、芸術・メディア・工学部のAriane Middel助教授は、ANDIとANDIが住むヒートチェンバーの両方を使い、人間の体がどのように熱ストレスにさらされるかをより深く理解するために協力している。
人間の体が熱ストレスによってどのような影響を受けるかをよりよく理解し、さまざまな環境が健康にもたらすリスクを定量化する。
「人間を危険な極端な暑さの状況に置いて、何が起こるかをテストすることはできません。「しかし、私たちが知っているバレーでは、人々が暑さのために死亡している状況があり、何が起こったのかまだ完全には解明されていません。ANDIはそれを解明する手助けをしてくれます」
ASUが新たに開発したヒートチャンバーは、ANDIの現在の住処であり、研究者は世界中のさまざまな場所で熱にさらされるシナリオをシミュレートすることができる。
「ウォームルーム」と呼ばれるこのヒートチャンバーは、風、華氏140(摂氏60)度までの温度、日射をコントロールする先進技術を備えている。
しかし、ASUのANDIは、室内での研究だけでなく、屋外でも使用できる世界で唯一のサーマルマネキンである。
ANDIは、冷たい水を体全体に循環させる内部冷却チャンネルを備えており、太陽からの日射、地面からの赤外線放射、周囲の空気からの対流など、さまざまな環境下で人間が熱を感じる要因となる複雑な変数を測定しながら、酷暑に耐えられるだけの涼しさを保つことができる。
この夏、研究者たちはANDIとASUの生体気象暑さロボットMaRTyを組み合わせ、皮膚温の変化や体温の変化など人間の発汗メカニズムをより深く理解し、特定の環境がどのように暑さリスクを高めるかを特定する。
ASUのANDIは、世界初の屋外での呼吸、発汗、歩行が可能なサーマルマネキンで、研究者が人体が熱ストレスによってどのような影響を受けるかをより理解するのに役立つ。
「MaRTyは、建築環境が身体に当たる熱の量をどのように変化させるかを教えてくれますが、MaRTyは身体の内部で何が起こっているのかを知りません」と、都市気候や都市環境が気象災害にどのように影響するかを研究しているミデルは言う。「MaRTyは環境を測定し、ANDIは身体がどのように反応するかを知ることができます」。
ANDIとMaRTyのデュオは、まずASUのテンピ・キャンパスを一緒に歩き、最終的にはフェニックス広域を回り、露出した道路やエアコンが切れた古い移動住宅など、暑さに弱い環境でテストを行う予定だ。
暑さの感じ方は人それぞれ
華氏115(摂氏46)度の屋外では、糖尿病の高齢男性と30代半ばの活動的な女性では、また小学生の子供とでは、熱ストレスの感じ方が異なる。年齢、体格、その他の健康全般の特徴が、人が猛暑にどのように反応するかに重要な役割を果たしている。
ASUの研究者は、体型や健康状態のばらつきを考慮し、米国内のほぼすべての人を対象とした、カスタマイズされた熱調節モデルを作成し、ANDIに入力することができます。
ASUの研究員で、ANDIの主任オペレーターであるAnkit Joshi氏は、「我々は、異なるBMIモデル、異なる年齢特性、異なる病状を（ANDIに）入力することができます」
「糖尿病患者は、健康な人とは異なる熱調節を持っています。ですから、私たちはカスタマイズしたモデルで、このような変化をすべて考慮することができるのです」
収集されたデータと情報により、研究者たちは、冷却サポート用に設計された冷却服やバックパック用外骨格などの介入策を設計したいと考えている。
「私たちは、非常に総合的な観点からこれにアプローチしようとしていますが、何に対しても特効薬があるわけではありません」とリカチェフスキは語った。「このプロジェクトには、工学、持続可能性に加え、気象やファッションのバックグラウンドを持つ学生も参加しています」
このプロジェクトに参加する学部生、大学院生、ポスドクを積極的に募集している。そしてチームが言うように、ANDIはいつでも仲間を募集している。
このプロジェクトは、全米科学財団のLeading Engineering for America's Prosperity, Health and Infrastructure (LEAP HI)プログラムから資金援助を受けている。
BingAIで作成
昔は「暑気」とか、「日射病」とか呼ばれていた「熱中症」もすっかり名前が定着して、そろそろ来るであろう夏の暑さに警戒を強めているように感じる。実際ニュースから熱中症で運ばれた人が報道でも発表されているし、熱いなと感じてきたら、エアコンのスイッチを入れることを迷ってはいけない。電気代高くなったけれど。
このロボットは温暖化が進むことで厳しくなっていく暑さが人体にどのように影響を与えるかを身をもって教えてくれる。たしかに生きている人間が人身御供になることはない。
以前に夏のコミックマーケットに取材した映像があって、マジンガーZに扮していた人のサーモグラフィーを見ていたら、メチャクチャ高温になっていた。暑さ対策をしてるだろうけれど、そうやって好きを通してやり抜く人がいる。
ロボットが酷暑で暑がってくれるところをモニターして、熱がこもる場所というところなど、理解が深まってくれれば、今後体温を下げる方法により効率的な手段が見つかるかもと思っている。セオリーから行くと筋肉が薄くて血管が近い、脇の下や首筋などを冷やすと効果的ではあると言うけれど。
人の身体も全く同じではないから、性差、年齢、体格によってはシミュレーションの結果が変わってくるんだろう。その人ごとに細かくできる暑さ対策プランが立てられたら、熱中症で倒れる人も少なくなるのかも。
熱中症で亡くなるのは高齢者が多いので、高齢者向けにいいことができれば。
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