パイロットの反重力スーツはキリンから学んだ？

ジェットコースターに乗った経験のある人は多いのではないでしょうか。通常の状況下では、ジェットコースターにかかる負荷はわずか 4G 程度であることを知っておく必要があります (通常の状況下で一般の人が受ける重力は 1G です)。すでに嘔吐して頭が真っ白になっている人もたくさんいます。戦闘機のパイロットが特殊な操縦を行うと、負荷は 10G に達することもあります。この状況で飛行が急加速すると、遠心力と過負荷により体内の血液が下肢に流れ、脳と心臓に虚血を引き起こし、操縦士は視界が暗くなり、失神、聴力低下、意識喪失などの症状に陥ります。反重力スーツは、過負荷を軽減し、良好な体調を維持するのに「役立つ」衣服です。

Gスーツとは何ですか?

耐荷重衣類は、その名の通り、荷重に耐える衣類です。現代のジェット戦闘機でパイロットが戦術的な操縦を行う際、パイロットの身体には体重の数倍の荷重がかかることはよく知られています。この場合、戦闘機パイロットの強靭な体力だけに頼るだけでは、この負荷に耐えるには不十分です。重症の場合、視界が暗くなったり、意識を失ったり、臓器がずれたりすることもあります。

反重力スーツの主な動作部位は人体の腹部と下肢です。内部には膨張式エアバッグが入っています。パイロットに基準を超える負荷がかかった場合、エアバッグが膨張してパイロットの腹部と下肢を圧迫し、下肢への血液の流れを防ぎ、暗視や失神などの事態を回避または軽減します。このような加圧は、人体の中枢神経系や大脳皮質の働きに良い条件を作り出すだけでなく、内臓を一定の位置に保ち、ずれを防ぐこともできます。

反重力スーツのインスピレーションはどこから来たのですか?ここでキリンの話になります。

キリンは現在世界で最も背の高い動物で、直立時の高さは約5〜6メートルですが、首の長さは高さの3分の1を占めています。これは、キリンの頭が心臓から2〜3メートル離れていることを意味します。脳に十分な血液を供給するために、重さ11kgの心臓は、収縮期血圧が約300mmHgという高い血圧を血液にかけます。これは、人間の通常の血圧のほぼ3倍に相当します。高血圧の人が最も恐れるのは、突然頭を下げることです。一般的な分析によると、キリンが水を飲むために頭を下げるとき、脳の位置は心臓よりも低くなります。大量の血液が脳に流れ込み、血圧が上昇し、血管が風船のように破裂します。すると、キリンは水を飲むために頭を下げたときに、脳鬱血や血管破裂などの病気で死んでしまいます。

しかし、実際はそうではありません。キリンの首の静脈には弁と呼ばれる魔法のスイッチがあります。キリンが頭を下げると、弁が自動的に閉じて、大量の血液が流れ落ちるのを防ぎます。キリンが頭を上げると、スイッチは自動的に再び開きます。弁に加えて、キリンの皮膚も重要な役割を果たしています。キリンが頭を下げると、皮膚が引き締まって血管をしっかりと包み込み、頭部への血流を制限するので、血圧の急激な上昇によって血管が破裂することはありません。

デザイナーたちはキリンの生物学的構造と歩き方を徹底的に研究し、バイオニクスの概念を衣服のデザインにうまく取り入れ、パイロットを守る反重力スーツを作り上げ、超高速戦闘機のパイロットが急加速して上昇する際に脳虚血によって引き起こされる不快感と痛みを解決しました。この成功事例は、テクノロジーと自然の調和のとれた共存の顕著な例を示しています。近い将来、バイオニックデザインはより多くの分野で独自の価値を発揮し、人類にとってよりインテリジェントで快適かつ実用的な製品を生み出すと信じています。

著者: 周晨霞

監査の専門家: Li Xianghong 教授

中国繊維工学会科学コミュニケーション専門家（河北科技大学）