この夏、世界トップクラスのアスリートたちが集結し、自身の、そして祖国の栄光を求めて人間のパフォーマンスの限界に挑みます。彼らは自己ベストの更新や世界記録の樹立を目指し、記録を追い求めることでしょう。アスリートは年々、より速く、より強く、より高度な技術を身につけており、それぞれの競技で基準を塗り替えています。
アスリート個人の努力に加え、技術革新もまた、アスリートのパフォーマンスが絶えず向上し続ける上で大きな役割を果たしています。トレーニングや栄養学が進歩しているのと同様に、アスリートが使用する用具やウェアも進化しています。例えば、スポーツウェア分野における堅調なイノベーションの状況は、過去5年間だけでも大手企業による特許出願数が大幅に増加していることからも明らかです（表1）。
出典：CAS IP Services℠チームによる2024年7月14日時点の特許調査。対象：2019年7月1日以降に公開された世界中の特許および特許出願（実用新案および意匠特許を含む）。企業ランキングは Business Chief による。
現場で活用されている具体的なイノベーションと、それがアスリートの成功にどのような影響を与えているのか、詳しく見ていきましょう。
新しいテクノロジーは、どのようにスポーツのパフォーマンスを向上させているのでしょうか？
材料科学の進歩により、繊維やシューズなどの敏捷性、快適性、安全性、さらにはサステナビリティが向上し、アスリートがそれぞれの競技で新たな高みへ到達する一助となっています。今日のアスリートは、トレーニングや競技中に身体をサポートする数多くの新しい繊維やウェアの革新から恩恵を受けています。これらの技術は、血流などの生理学的機能だけでなく、空気抵抗や水抵抗といった外部要因にも影響を与えています。
- コンプレッションウェアが血流と回復を改善。 コンプレッションウェアは、術後の血栓や浮腫を防ぐために、数十年前から医療現場で使用されてきました。現在、アスリートはパフォーマンス向上のために同様の血流改善効果を得ようと、コンプレッション素材を活用しています。これにより、活動中の筋肉に酸素が供給され、乳酸の蓄積が抑制されることで、筋肉の疲労や痛みが軽減されます。最近の コンプレッションウェアに関する研究 では、下半身用コンプレッションウェアが血流と心拍数を抑えて持久力を向上させ、全身用ウェアがスピードを向上させることが明らかになりました。ナイロン6やポリアミド6といった合成繊維の革新により、ストッキングからスリーブに至るまで、アスリートのパフォーマンス向上と回復促進を助けるコンプレッションギアの開発が加速しています。
- 3Dプリンティングによるアスリート用ギアのカスタマイズ。 3Dプリンティング技術が広く普及したことで、アスリートは自身の体型や動作パターンに合わせて特別に設計された用具を使用できるようになりました。これはパフォーマンスやトレーニングのプロトコルに影響を与えるだけでなく、マウスガード、パッド、ヘルメットといった保護具のフィット感と有効性を向上させています。また、アディダス・フューチャークラフトのように、個々の足に正確にフィットし、最適なクッション性を提供するカスタムランニングシューズの開発も推進しています。3Dプリンティング技術がより複雑な設計や製品の作成を可能にし続ける中、用具のあらゆる要素をニーズに合わせて完全にカスタマイズすることが、今やアスリートの手の届くところに来ています。
空気力学に基づいた設計がアスリートのスピードを向上。 わずかコンマ数秒の差が、順位を大きく左右します。そのため、アスリートやトレーナーは空気抵抗を減らすために最も空気力学的に優れた繊維やギアを求めており、研究によると、スポーツウェアにおける繊維の混紡比率は空気摩擦抵抗と正の相関があることがわかっています。具体的には、綿繊維の比率が高いほど、糸に沿って分布する毛羽立ちにより、生地の空気摩擦抵抗が低くなります。ナイキの AeroSwift サッカーキットに使用されているリサイクルポリエステルなどの合成繊維も、空気力学を改善すると同時に、皮膚から汗を逃がすことでアスリートのスピード向上に貢献しています。
科学はどのようにアスリートの健康と安全を向上させているのでしょうか？
アスリートは人間の持久力の極限まで自分を追い込むため、トレーニングや競技中に身体が最適に保護され、サポートされていることが不可欠です。幸いなことに、ナノスケールに至るまでの材料科学の革新が、大きな影響をもたらしています。
- グラフェンと相変化材料が体温調節を改善。 通気性の高い生地と吸湿速乾性は、アスリートの体温調節に不可欠です。これはすべてのアスリートにとって重要ですが、エリート競技者にとっては成功を左右する極めて重要な要素です。グラフェンを配合した生地は吸湿性と通気性を高め、研究では グラフェン が生地全体に熱を均一に分散させることで体温調節を改善し、最適な体温を維持できることが示されています。ハニカム構造やクモの巣状のパターンにおいて、これらの2次元炭素原子は湿気や熱の放出に効果を発揮します。
相変化材料（PCM）も、体温調節におけるもう一つのブレイクスルーです。PCMは、相転移（固体から液体への変化など）の際に十分なエネルギーを放出または吸収し、有用な加熱や冷却を提供する特殊な物質です。PCMにはさまざまな種類がありますが、エイコサン、オクタデカン、ポリエチレングリコール（PEG）、ノナデカンなどのパラフィン類が繊維製品に使用され、熱エネルギーを吸収・放出することで、より優れた温度管理を実現しています。アスリートの体温が上昇すると、PCMが余分な熱を吸収し、体温が下がると蓄えられた熱を放出することで、安定した体温を維持します。
- 抗菌加工が感染症を予防。 汗や湿気への対応は、アスリートの快適性を確保し、炎症や感染症を防ぐためにスポーツウェアが果たす最も重要な機能の一つです。現在、微生物の繁殖をより効果的に防ぐため、ナノ粒子やその他の化合物を用いた生地の加工が行われています。例えば、銀、銅、チタン、亜鉛、金などのナノ粒子ベースの金属や金属酸化物のコーティングが、スポーツウェアの抗菌剤として一般的に使用されています。アンダーアーマー や ルルレモン は、衣類内の微生物の繁殖を抑制するためにミネラル粒子を使用している2つのブランドです。
また、Sanitized PuretecTMのような金属不使用の抗菌技術も開発されています。この化合物は「クワット・シレン（Quat Silene）」技術を採用しており、長い炭素鎖とアンモニウムシレンの相互作用によって細菌の細胞壁を不安定化させます。これにより細菌を死滅させ、スポーツウェアの防臭効果を高めるという利点もあります。
スポーツウェアの革新がUVカット機能を向上。屋外でトレーニングや競技を行うアスリートにとって、優れたUVカット機能は不可欠です。ウェアや衣類に直接組み込まれたUVカット技術は重要な進歩であり、その実現のために多くの素材が活用されています。二酸化チタンや酸化亜鉛といった一般的な紫外線遮断剤は繊維に練り込まれることが多く、洗濯を繰り返しても高いUVカット効果が持続します。また、グラフェンをスパンデックスなどの合成繊維に加えることで、UPF50+を実現する生地が生まれています。さらに、キトサン（甲殻類由来）や植物由来のオイルといった天然成分を繊維に浸透させる技術も、UVカット効果の付与に役立てられています。
スポーツウェアのサステナビリティはどのように進化しているのか？
ファストファッションの台頭や合成繊維の普及に伴い、衣類に関連する排出物や汚染への懸念が高まっています。スポーツウェアも例外ではありませんが、現在のアスリートは、パフォーマンスと安全性を維持しながら、よりサステナブルな選択肢を手にできるようになっています。
- リサイクルプラスチックによるサステナブルな合成繊維。ナイキやNike、Adidasといったブランドは、海洋プラスチックをリサイクルしてポリエステル生地を開発しています。Econyl®は廃棄物を再生したナイロン素材であり、Speedoの競泳水着にも採用されています。これらの素材と開発プロセスは、スポーツウェア業界における循環型経済の実現に向けた重要な革新です。
- 廃棄物問題に取り組む生分解性繊維。TencelTMは、ユーカリの木材パルプから作られる生分解性の人工繊維です。クローズドループシステムで製造され、使用される溶剤の99%が回収・再利用されます。Tencelのようなソリューションは、スポーツウェアや衣類が廃棄され、埋め立て地へ送られるという課題の解決にも寄与します。
新たなアスリートの偉業を支えるイノベーション
アスリートが常に自身の限界に挑み、新たな記録を打ち立てるのと同様に、ギアや用具を開発する科学者、デザイナー、イノベーターたちも、アスリートに優位性をもたらすべく絶えず境界を押し広げています。CASでは、スイムキャップからシューズに至るまで、こうしたイノベーションが世界中のアスリートの偉業をどのように支えていくのかを見守るとともに、今後登場する次世代の技術革新を追跡していきます。
