AI強化ウェアラブル技術が自動車、家具、さらには宇宙服への統合を見込む可能性

ウェアラブル技術は、技術の進歩、消費者の健康意識の高まり、そして政府のウェルビーイング推進策により、大きな注目を集めています。

フィットネストラッカーとスマートウォッチは最も人気のあるウェアラブルデバイスで、需要が増加しており、調査によると 米国成人の35％ がウェアラブルを使用しています。年齢層別では、18〜34歳で40％、65歳以上で25％の使用率です。

しかし、ウェアラブル技術はそれだけにとどまりません。ウェアラブル技術の拡大するセグメントとして、電子テキスタイル（e-テキスタイル）またはスマートテキスタイルがあります。

e-テキスタイルは、電子部品とテキスタイルを組み合わせて「スマート」テキスタイル製品を形成することを指します。これらのe-テキスタイルは、データの記録、分析、保存、送信、表示の機能をある程度備えています。

私たちの生活の大半でテキスタイルに触れることを考えると、衣服をインテリジェントにすることは理にかなっています。

加熱服やブランケットはこのカテゴリで最も人気のある製品の一部で、商業市場も大きいです。しかし、e-テキスタイルの種類は非常に幅広く、寝具から衣類、包帯から産業用ファブリックまでカバーしており、新製品が常に登場しています。

次世代ウェアラブル技術のイノベーション

E-テキスタイルの開発・設計には多くのアプローチが取られており、導電性ポリマーや形状記憶ポリマーの使用が含まれます。スマートテキスタイルは、センサー、バッテリー、ライトなどの電子部品を組み込めるファブリックも活用しています。

これらのスマートウェアでは、エネルギーとテキスタイルの結びつきが非常に重要で、実質的に何らかのエネルギー転送が関与しています。これは素材と人体間、あるいは素材と外部刺激間のいずれかです。

スマートテキスタイルが外部刺激に応答する能力は、温度、湿度、圧力といった要因に依存します。これらは主に素材に関係し、繊維の種類、特性、構造、糸の構成に左右されます。

さらに、太陽電池、発光ダイオード、電界効果トランジスタ、光起電デバイスなどがテキスタイルに組み込まれ、動作にエネルギーを必要とします。これらはe-テキスタイルがエネルギーを収集・蓄積することも可能にします。

現在、スマートテキスタイルは医療管理で広く利用され、生理的サイン、圧力、身体加速度のモニタリングに活用されています。そのために、バイオフルイドを分析するセンサーが使用されます。e-テキスタイルのセンサーは信号変換に用いられ、着用者の心拍数、血圧、動きを監視できます。さらに、Bluetoothでモバイルアプリと接続し温度制御も可能です。

e-テキスタイル製品は、身体の動きを捉え、体温を調整し、健康データを追跡し、安全性を向上させ、疾病を予防し、個別化治療を提供するためにも積極的に研究されています。

フィットネストラッカーやスマートウォッチほどの人気はないものの、スマートテキスタイルは実世界での導入が進んでいます。最近の顕著な例として、太陽光で白からピンクに色が変わるドレスがTikTokで話題になりました。

ニューヨーク拠点のファッションブランドPH5は、革新的な糸を使用して、太陽光で鮮やかなピンクやブルーに変化するドレスを編んでいます。これらのドレスはPH5のUVリアクティブコレクションの一部で、色変化するスカート、シャツ、カーディガンも含まれます。

しかし、これは全く新しいものではなく、1990年代の熱反応型Hypercolor衣料のように、類似の色変化衣料は以前から存在しています。

スマート衣料の他の例としては、歌手Katy Perryが着用したLEDガウンがあり、色とパターンで光ります。また、ソーラーパネルをコートやドレスに組み込み、太陽エネルギーを利用してモバイルデバイスを充電するソーラーパワー衣料もあります。

フィットネスウェアブランドもセンサーを活用し、筋肉活動、呼吸、心拍数を追跡して、フィットネス愛好者やアスリートに有益なデータを提供しています。Under ArmourやHexoskinなどのブランドは、一般向けにスマートコンプレッションウェアを提供し、パフォーマンスと回復を最適化します。

姿勢矯正シャツもあり、センサーシステムと触覚フィードバックで悪い姿勢を検知し、調整を促すリマインダーを送ります。

人工知能（AI）もウェアラブル技術でますます活用され、健康データの収集・分析やユーザーへの警告・提案を行っています。AI対応ウェアラブルは、高血圧などの状態を早期に検出し、個別データに基づく治療計画をカスタマイズし、主要な健康指標の変化をユーザーに通知できます。スマートインソールやスマート衣料もAIを利用しています。

しかし、ハイテク衣料には、素材の快適性と柔軟性を確保するという課題があります。さらに、織り、洗濯、しわなど、通常のテキスタイルが受ける処理に耐えられなければなりません。

これらの課題はe-テキスタイルが克服すべき大きな問題で、研究者はスマート衣料を実用化するために継続的に取り組んでいます。昨年、ボストン大学の研究者は、より正確なデータ収集と高い柔軟性を実現する新しいテキスタイルメタマテリアルを開発しました。

メタマテリアルは、自然には存在しない特性を持つよう設計された材料です。これを衣服にパターン化して、バッテリーフリーのセンサーネットワークを構築し、重要な身体信号をモニタリングし、水中でも機能を維持できます。

ランナーからスイマーまで、この高度なセンサーネットワークは衣服にシームレスに統合され、リアルタイムで身体信号を継続的に追跡し、活動を中断せずに豊富な情報を提供すると、共同研究者のXia Zhuは述べています。

研究者はさらに、インターネットを提供する同じケーブルから作られたテキスタイルメタマテリアルのパッチで構成されるボディエリアネットワーク（BAN）も設計しました。これらのパッチは衣服にシームレスに縫い付けることができます。

AIを活用したスマート衣料の機能強化 

電気毛布やヒートパッドなどの加熱e-テキスタイルは、熱的快適性の向上、痛みの緩和、エネルギー節約に広く利用されていますが、長時間の加熱はやけどや体温過上昇といった熱関連疾患への懸念を呼び起こします。

特に高齢者は熱感受性の低下により熱関連の怪我に対し脆弱です。介護施設や高齢者向け住宅に住む人々は、医療提供者による常時監視ができず、高温にさらされやすい状況です。

また、この分野の進展にもかかわらず、熱ニーズの多様性から消費者満足を得ることは困難です。

これらの課題に対処するため、香港理工大学ファッション・テキスタイル学部とデザインにおける人工知能ラボの研究者は、色変化と発熱糸、環境センサーを備えた「スマート」ジャケットを設計しました。

熱快適性を向上させ過熱リスクを低減することを目的としたインテリジェント熱変色加熱e-テキスタイルは、ウェアラブル医療への大きな可能性を示しています。

今年初めに『ACS Applied Materials & Interfaces』¹に掲載された「Intelligent Thermochromic Heating E-Textile for Personalized Temperature Control in Healthcare」という研究は、導電性糸、ポリマック光ファイバー（POF）、温度誘起変色糸（TIDY）を組み込んだファブリックが温度変化を可視化し、効率性を確保するウェアラブル技術を詳述しています。

この研究者が開発したインテリジェント加熱ジャケット用の新しいe-テキスタイルは、2種類の熱変色糸と銀コーティング糸で構成されています。銀コーティング糸は、従来の炭素繊維よりもかさばらず柔軟性が高く、ジャケットを暖めます。

システムには環境センサー、マイクロコントローラ、Bluetooth接続も装備され、包括的なインテリジェント加熱ソリューションを提供します。

チームはさらに、AIベースの温度制御システムをジャケットに搭載し、過熱せずに着用者を暖めることで個人の快適性を最適化できるようにしました。また、即時の温度測定と高齢者介護者向けのカラーインジケーターも提供します。

AIモデルは、性別、年齢、体型が異なる50名の被験者から得たデータで訓練され、最適な加熱温度を決定しました。被験者は、湿度、温度、風速が異なる環境で自分に合った最適な熱設定を特定しました。

テストでは、ジャケットは有望で、糸が加熱温度を正確に示しました。織り込まれた発光加熱ファブリックは、TIDYにより光環境下で薄紫から鮮やかなピンクへと表面色が変化し、温度変化に応答する色変化効果を示しました。

糸の紫からピンクへの色変化は、30℃（86°F）以上の加熱温度を示し、日中の温度監視を容易にし、着用者に安全機能を提供します。

一方、ポリマック光ファイバー糸は暗所で赤、黄、青の光を放ち、それぞれ50℃（122°F）、40℃（104°F）、30℃（86°F）を示します。

研究の表の数値によると、研究者が作成したファブリックは、市販の織り込みPOFや編み込みPOFテキスタイルと比較して、柔らかさ、柔軟性、伸縮性、熱絶縁性がはるかに高いことが示されました。ポリマック光ファイバー（POF）はプラスチックポリマーで作られ、データ通信やセンシング用途に使用されます。

さらに、AIコンポーネントは快適な温度を予測し、環境が変化しても着用者に一定の加熱を提供しました。

結果は、開発されたファブリックが個別加熱や医療テキスタイルへの応用に適しており、快適性と適応性を確保できることを示唆しています。リアルタイムの温度調整は、高齢者ユーザーに一貫した暖かさを提供する上で非常に有益です。

しかし、ジャケットはe-テキスタイルの利用例の一つに過ぎず、将来的には加熱車シート、家具、さらには宇宙服など、さまざまな応用可能性が期待されています。

米国上場企業の中で目立つe-テキスタイル企業

e-テキスタイルは大きな可能性を持ち、2019年の約10億ドルの世界市場規模は2024年にはほぼ50億ドルに拡大しました。さらに2033年までに290億ドルを超えると予測されています。この技術と繊維の統合は、消費者向け電子機器、スポーツウェア、医療などの分野から需要が高まっています。

ここでは、先進素材と技術をテキスタイルに統合する最前線にいる、業界で著名な企業を詳しく見ていきましょう。

1. DuPont de Nemours, Inc. (DD )

テクノロジー系素材・ソリューションプロバイダーであるDuPont de Nemoursは、e-テキスタイル用途に不可欠な導電性インクや柔軟素材の開発で多くの進展を遂げています。

継続的なイノベーションにより、同社は接続性、スマート技術、次世代半導体チップを実現し、電気自動車の推進やクリーンウォーターソリューションで水不足に対処し、持続可能な建築を可能にすることでモビリティを変革しています。

同社は主に2つのセグメントで事業を展開しており、Electronics & Industrial部門はモバイルデバイス、モニター、PCなどの消費者向け電子機器や各種産業で使用される電子機器向けに差別化された素材とシステムを提供し、半導体や集積回路の製造・パッケージングも行っています。また、熱管理や電磁シールドソリューション、メタリゼーションプロセスも提供しています。

Water & Protection部門は水浄化・分離および作業者の安全向上のソリューションを提供します。同社はエネルギー、航空宇宙、医療包装、建築産業にも素材を供給しています。

DuPontはまた、性能、保護、汎用性を備えたファブリック、繊維、ノンウーブンを提供しています。KEVLAR、NOMEX、TYVEK、TYCHEMなどの高性能素材により、弾道・切創保護、火災からの安全、通気性バリア保護、化学防護を実現しています。

これらの素材は様々な特長を持ちます。Kevlarは耐熱性・合成・軽量の繊維で高い引張強度を提供します。Nomexは本質的に耐熱・耐炎性の繊維で、Tyvekは軽量で耐久性があり、水・摩耗・細菌浸透に強いです。

現在、時価総額352.5億ドルのDuPont株は84.32ドルで取引されており、年初来で10.58%上昇しています。同社のEPS（TTM）は1.77、P/E（TTM）は47.74、配当利回りは1.80%です。

今月初め、DuPontは2024年第4四半期の財務結果を報告し、売上高は31億ドルで前年同期比7%増（有機売上も同様）となりました。地域別では、アジア太平洋が11%で最も高く、米国・カナダが5%、EMEAが1%の有機売上成長でした。

この「堅調な財務実績」について、CEOのLori Kochは、エレクトロニクスのエンドマーケットとWater & Protection部門での継続的な強さを指摘しました。

四半期の継続事業からのGAAP EPSは-0.17ドル、調整後EPSは1.13ドルでした。営業活動によるキャッシュは5.64億ドル、取引調整後のフリーキャッシュフローは4.55億ドルです。

この期間中、DuPontは台湾プリント回路協会（TPCA）ショーで、AI向けの高度な回路材料とソリューションの幅広いラインナップを披露しました。

高度なインターコネクトと熱管理ソリューションのリーダーとして、データ計算の向上とデータ転送速度・信頼性の実現に注力しており、これらはAI機能にとって重要です。

– Yuan Yuan Zhou, グローバルビジネスディレクター、Advanced Circuit & Packaging、DuPont

2024年度通期では、DuPontは売上高124億ドル、GAAP EPS 1.77ドル、調整後EPS 4.07ドル、フリーキャッシュフロー18億ドルを報告しました。

堅調な第4四半期の結果に満足しており、強い財務実績の年を締めくくり、2025年にもこの勢いを継続したいと考えています。

– CFO Antonella Franzen.

今年第1四半期の見通しとして、同社は売上高を30億ドル超、調整後EPSを0.95ドルと見込んでいます。

2025年度通期の予測は、売上高128億〜129億ドル、営業EBITDAは33.25億〜33.75億ドル、調整後EPSは4.30〜4.40ドルとされています。

結論

半世紀前に主流となって以来、ウェアラブル技術は採用と進化の両面で大きく前進しました。基本的なフィットネストラッカーから高度な医療ソリューションへと急速に進化し、利便性と健康増進を約束しています。

ウェアラブル技術の中でも、特にスマートテキスタイルは先進素材とインテリジェントシステムを繊維に統合し、イノベーションの境界を押し広げています。繊維と技術の大きな進歩により、日常の衣類が温度調整、健康・環境モニタリング、保護、快適性のパーソナライズを可能にする応答型ツールへと変貌しました。

香港の研究者による最新の研究は、熱変色糸、ポリマック光ファイバー、AI駆動の温度制御を組み込んだe-テキスタイル分野の重要な一歩です。インテリジェント加熱ジャケットは、高齢者やその他の脆弱層だけでなく、他産業への応用可能性も示す有望な解決策です。本研究は、AIとファブリック技術の融合に関する継続的な研究の重要性も強調しています。

しかし、これはまだ始まりに過ぎません。技術がさらに進化し、研究者がこれらのイノベーションを洗練させるにつれ、スマート衣料はスマートウォッチのように日常生活に普及し、より直感的で健康志向の未来へと導くでしょう。

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