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【共通テストに出たテーマ】「音を聞くシャツ」の試作に成功。MITの布マイクは心音まで拾う

【共通テストに出たテーマ】「音を聞くシャツ」の試作に成功。MITの布マイクは心音まで拾う

読む前に予想してみよう!

MITの音響ファブリックは、音を聞くだけでなく、逆に音を出すこともできる

研究カード(どんな研究?)
対象
試作した布・衣服
規模
実験室での性能試験
研究の種類
工学的実証研究
確かさ
★★★☆☆
3秒でわかる

MITが、布そのものがマイクになる繊維を開発。シャツに縫い込むと心臓の音を拾い、拍手の方向もわかった。洗濯機で洗えるのもポイント。

ひとことで言うと布が耳みたいに音を聞ける!シャツで心臓の音もキャッチできるんだって。

もくじ
  1. ヒントは「耳の仕組み」だった
  2. シャツで心音、拍手の方向もわかる
  3. 「冷やす服」も登場している
  4. まとめ

服は、体を包んで温めたり守ったりするもの。……そんな常識が、いま書き換えられつつあります。

アメリカのマサチューセッツ工科大学(MIT)が、布そのものがマイクになる技術を開発しました。シャツの裏地に縫い込めば、心臓の鼓動の音まで聞き取れるというのです。

こうした「スマートファブリック(賢い布)」は、2024年度の大学入学共通テスト(追試験)英語リーディングでも長文のテーマになりました。

01ヒントは「耳の仕組み」だった

この設計のお手本は、私たちの耳です。耳では、鼓膜が空気の振動(音)を受け止めて揺れ、その揺れを奥の蝸牛(かぎゅう)が電気信号に変えて脳に送ります。MITの布は、布が鼓膜、繊維が蝸牛の役割を果たしているわけです。

ふつう布は音を「吸収する」素材。カーテンが部屋を静かにするのはそのためです。その布に「聞く力」を持たせたのは、まさに発想の逆転でした。

02シャツで心音、拍手の方向もわかる

研究チームは、この布を使ってさまざまなテストをしました。

  • シャツの裏地に繊維を縫い込むと、着ている人の心臓の音の細かな特徴まで捉えられた
  • 繊維を2本使うと、パンと手をたたいた音がどの方向から来たかを割り出せた
  • 静かな図書館くらいの小さな音から、交通量の多い道路くらいの大きな音まで拾えた
  • 逆に電気信号を送ると、布が震えてスピーカーのように音を出すこともできた

しかも、ふつうの布のように洗濯機で洗えて、しなやか。ここが「機械を服に貼り付ける」従来のウェアラブル機器との大きな違いです。

いつか、パジャマが心臓の音を見守る日が来るかもしれない
いつか、パジャマが心臓の音を見守る日が来るかもしれない

03「冷やす服」も登場している

賢い布は、音だけではありません。中国・華中科技大学などのチームは、日光をはね返し、体の熱を宇宙へ逃がす特殊な布(メタファブリック)を開発しました(Science, 2021)。太陽光を約92%反射し、熱を出す力(放射率)も約95%と高く、屋外の実験では、この布で覆った体は綿の布より約4.8℃低く保たれたと報告されています。

電気を使わずに涼しくなる服は、暑さが厳しくなる地球で大きな武器になるかもしれません。

04まとめ

服が「聞く」、服が「冷やす」。布は今、ただの素材から情報を集めて働く道具へと変わり始めています。

10年後のあなたのシャツは、心臓の音を見守り、熱中症から体を守ってくれているかもしれません。

この研究を英語で読もう原田英語の English CornerFabric usually absorbs sound, which is why curtains make a room quieter. 音声 4択クイズ9問A2・B1・B2タップして開く

原田英語の English Corner

この研究を英語で読もう

Fabric usually absorbs sound, which is why curtains make a room quieter. But Professor Fink's team at MIT turned fabric into a microphone. They wove a single special fiber into cotton cloth. This fiber is piezoelectric: it produces electricity when it is pressed or bent. When sound hits the fabric, the whole cloth vibrates very slightly, and the fiber converts these vibrations into electrical signals.

The design was inspired by the human ear, where the eardrum vibrates and the cochlea changes the vibrations into signals for the brain. A shirt with the fiber could detect heart sounds, and with two fibers, the team could find the direction of a hand clap.

111 words ・ CEFR B1

和訳を見る

布はふつう音を吸収します。だからカーテンは部屋を静かにするのです。しかしMITのフィンク教授のチームは、布をマイクに変えました。彼らは1本の特殊な繊維を綿の布に織り込みました。この繊維は圧電性で、押されたり曲げられたりすると電気を生み出します。音が布に当たると布全体がごくわずかに振動し、繊維がその振動を電気信号に変換します。

この設計は人間の耳から着想を得たものです。耳では鼓膜が振動し、蝸牛がその振動を脳への信号に変えます。この繊維の入ったシャツは心臓の音を検出でき、繊維を2本使うと、チームは拍手の方向を突き止めることができました。

4択リーディングクイズ

Q1. What does a piezoelectric fiber do?

Q2. In the comparison with the ear, which part of the MIT design plays the role of the eardrum?

Q3. Why is the MIT fabric surprising?

重要単語

  • fabricB2
    名詞布地、織物This fabric is light and washable. the fabric of society「社会の構造」という比喩的な意味でも長文に出る。textile も同義。
  • piezoelectricC1
    形容詞圧電性の(力を電気に変える)A piezoelectric material turns pressure into electricity. piezo はギリシャ語で「押す」。ライターの着火やセンサーに使われる性質。
  • vibrationB2
    名詞振動Sound travels as a vibration in the air. 動詞は vibrate。スマホの「バイブ」もこの語から。
  • wearableB2
    形容詞身に着けられるWearable devices can track our health. wear+-able。wearable technology は科学技術系長文の頻出テーマ。
  • convertB2
    動詞変換するThe fiber converts vibrations into electrical signals. convert A into B「AをBに変える」の語法が頻出。名詞 conversion。
  • emissivityC1
    名詞放射率High emissivity helps a fabric release heat. emit(放出する)の関連語。emission(排出)は CO2 emissions で環境系長文の必須語。
  • detectB2
    動詞検出する、見つけるThe shirt could detect heart sounds. 名詞 detection、detective(探偵)も同語源。discover / notice との言い換えに注意。

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4コマでわかる

【共通テストに出たテーマ】「音を聞くシャツ」の試作に成功。MITの布マイクは心音まで拾うの4コマ漫画
MITが「布そのものがマイクになる」繊維を開発したらしい。シャツの裏に縫い込むと心臓の鼓動を拾えて、拍手した方向まで特定。しかも洗濯機OK。服が「聞く」時代、もう来てる。共通テスト英語にも出たテーマ。

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出典・参考文献(3件)タップで表示
  1. Yan et al. (2022) Single fibre enables acoustic fabrics via nanometre-scale vibrations, Naturedoi.org
  2. Song (2022) A smart sensor that can be woven into everyday life, Nature(News & Views)doi.org
  3. Zeng et al. (2021) Hierarchical-morphology metafabric for scalable passive daytime radiative cooling, Sciencedoi.org