ウェアラブル機器の中には、さまざまな発熱源がある。

　● バッテリー

　● 通信モジュール

　● センサー

　● AI処理チップ

　● 充電回路

　● ディスプレイ

　● LED

　● 小型モーター

これらが動けば、電力を消費する。

そして消費した電力の多くは、熱になる。

つまりウェアラブル機器も、小さな発熱体である。

スマートフォンなら、熱くなれば手から離すことができる。

しかしウェアラブル機器は違う。

手首に巻いている。

耳に入れている。

顔にかけている。

皮膚に貼っている。

つまり、発熱した状態で人体と接触し続ける。

ここが非常に重要である。

ウェアラブル機器では、機器が壊れない温度だけでは足りない。

人体が不快に感じない温度

人体に負担を与えない温度　である必要がある。

人間の皮膚は、温度変化に敏感である。

少し熱い。

少し蒸れる。

少し違和感がある。

それだけで、使いたくなくなる。

つまりウェアラブル機器では、熱問題は単なる技術課題ではない。

装着感の問題であり、継続利用の問題である。

ウェアラブル機器では、低温火傷への注意も必要になる。

低温火傷とは、それほど高温ではない温度でも、長時間接触することで皮膚深部が損傷する現象である。

特に、

　● 長時間装着

　● 睡眠中使用

　● 高齢者

　● 子ども

　● 皮膚が弱い人

　● 汗や湿気がある状態　では注意が必要になる。

つまりウェアラブル機器では、何℃まで上がるかだけでなく、

どれだけ長く、どこに触れるかが重要になる。

ウェアラブル機器は、小さい。

しかし求められる機能は増えている。

　● 心拍測定

　● 血中酸素測定

　● 体温測定

　● 睡眠解析

　● 位置情報

　● 通信

　● 音声AI

　● 画像表示

　● リアルタイム翻訳

　● AR表示

つまり、小さな機器に、多くの機能を詰め込む方向へ進化している。

これは熱的にはかなり厳しい。

今後、ウェアラブル機器にはAIがさらに入っていく。

例えば、

　● AIイヤホンによる常時翻訳

　● ARグラスによる視界補助

　● スマートウォッチによる健康異常検知

　● 作業支援AI

　● 生体データ解析　などである。

クラウド処理だけでなく、端末側でAI処理を行う場面が増えれば、演算負荷は増える。

演算負荷が増えれば、熱も増える。

つまりウェアラブル機器は、身体に近いAI端末になっていく。

そして身体に近づくほど、熱問題は厳しくなる。

ウェアラブル機器の中でも、ARグラスは特に難しい。

理由は、顔に近いからである。

顔は温度変化に敏感である。
目の近くにある。

長時間装着する。

軽さも求められる。

デザイン性も求められる。

さらにARグラスには、

　● ディスプレイ

　● カメラ

　● センサー

　● 通信

　● AI処理

　● バッテリー　が必要になる。

つまりARグラスは、

小型化

軽量化

AI化

人体近接　が同時に起きる。

熱対策としては、かなり難易度が高い。

AIイヤホンや補聴器型デバイスも、熱問題を抱える。

耳の中や周辺は、通気性が限られる。

そこに、

　● バッテリー

　● 通信

　● 音声処理

　● ノイズキャンセル

　● AI翻訳　が入る。

すると、わずかな発熱でも不快感につながる。

つまり耳周辺のウェアラブルでは、小さな熱でも大きな体感差になる。

ウェアラブル機器では、大型ファンや冷却機構を入れにくい。

理由は、

　● 重くなる

　● 厚くなる

　● 音が出る

　● バッテリーを消費する

　● デザインが悪くなる

　● 防水性が落ちる　からである。

つまりウェアラブル機器では、大きく冷やすのではなく、

小さく、薄く、静かに熱を逃がす必要がある。

ウェアラブル機器では、局所的に熱くなることを避ける必要がある。

一部だけ熱いと、人体はすぐに違和感を覚える。

そのため、熱を一点に集中させず、広げることが重要になる。

ここで、

　● 薄型放熱シート

　● グラファイトシート

　● 熱拡散フィルム

　● 金属箔

　● 柔軟放熱材　などが重要になる。

人体に触れるウェアラブル機器では、柔らかさが求められる。

硬すぎると痛い。

厚すぎると邪魔になる。

曲面に追従しないと浮く。

長時間装着すると不快になる。

しかし柔らかい材料は、必ずしも熱を逃がしやすいわけではない。

つまりウェアラブル機器では、柔らかくしたいと、

熱を逃がしたいが衝突する。

皮膚に貼るタイプのウェアラブル機器では、粘着材も重要になる。

しかし熱や汗によって、

　● 粘着力低下

　● 剥がれ

　● ずれ

　● かぶれ

　● 蒸れ

　● 接触不良　が起きることがある。

そして接触状態が変わると、熱の逃げ方も変わる。

つまりウェアラブル機器では、

熱で粘着が変わり、粘着が変わることで熱も変わるという問題が起きる。

人体装着型では、汗や湿気も無視できない。

汗をかくと、皮膚と機器の間の状態が変わる。

　● 接触状態

　● 粘着状態

　● 通気性

　● 熱の逃げ方

　● 不快感　が変化する。

つまりウェアラブル機器では、

乾いた状態で成立する熱対策だけでは足りない。

汗をかいた状態でも成立する熱対策が必要になる。

ウェアラブル機器の熱問題は、単なる放熱問題ではない。

実際には、

　● 熱

　● 快適性

　● 軽量化

　● 柔軟性

　● 防水性

　● 粘着性

　● デザイン性

　● 長時間使用

　● 量産安定性　が同時に絡む。

つまりウェアラブル機器では、

冷えればよいだけでは成立しない。

人が身につけたいと思えることまで含めて、熱対策になる。

研究開発では、

　● 柔軟放熱材

　● 薄型熱拡散シート

　● 低消費電力AIチップ

　● 皮膚温度管理

　● 通気構造

　● 生体適合材料

　● AI温度制御　などが重要になる。

ウェアラブル機器では、単に熱を逃がすだけではなく、

人体に違和感を与えずに熱を制御することが求められる。

ウェアラブル機器では、使う人によって条件が大きく変わる。

　● 体温

　● 汗

　● 皮膚状態

　● 装着位置

　● 装着時間

　● 運動量

　● 外気温

　● 服や髪との干渉

これらによって、熱の逃げ方は変わる。

つまりウェアラブル機器の熱対策では、標準条件で冷えるだけでは足りない。

実使用環境でも不快にならないことが重要になる。

ウェアラブル機器では、薄い部材が多く使われる。

　● 放熱フィルム

　● 絶縁フィルム

　● 粘着テープ

　● クッション材

　● 防水フィルム

　● センサー保護材

これらは、わずかなズレや浮きで性能が変わる。

特に人体曲面に接する場合、平面とは違う難しさがある。

つまりウェアラブル機器では、

曲面にどう追従させるか

浮きをどう抑えるか

薄く軽くどう成立させるか　が重要になる。

OTIS視点では、ウェアラブル機器の熱問題で重要なのは、

　● 薄膜加工

　● 微細加工

　● 高精度打ち抜き

　● 柔軟材料加工

　● 粘着材加工

　● 放熱シート加工

　● 絶縁フィルム加工

　● 高精度ラミネート

　● 曲面追従部材の加工

　● リール供給

　● 自動化対応

　● 量産安定性　である。

ウェアラブル機器では、

薄く、軽く、柔らかく、人体に近く、それでも機能することが重要になる。

OTISでは、

　● 放熱シート加工

　● グラファイトシート加工

　● 絶縁フィルム加工

　● 粘着テープ加工

　● 柔軟材料加工

　● 高精度打ち抜き

　● 微細加工

　● 高精度ラミネート

　● 異形状積層

　● 小型部材のリール供給

　● 自動化工程向け供給形態設計

などを通じて、ウェアラブル機器向け機能部材の量産成立に貢献できる可能性がある。

特に、人体に近い機器では、

加工精度

曲面追従性

貼り合わせ品質

長時間使用時の安定性　が重要になる。

一方でOTISは、

　● ウェアラブル機器本体設計

　● AIアルゴリズム開発

　● 生体解析

　● 通信システム開発

　● バッテリーセル開発

　● 医療認証取得代行　を専門とする会社ではない。

しかし、ウェアラブル機器内部や人体近接部で使われる機能部材を量産工程で成立させる

という領域では、重要な役割を担える可能性がある。

★★★★★ ウェアラブル機器

★★★★★ ARグラス

★★★★★ スマートウォッチ

★★★★☆ AIイヤホン

★★★★☆ ヘルスケアデバイス

★★★★☆ 皮膚貼付型センサー

ウェアラブル機器では、熱が体験そのものになる

ウェアラブル機器は、人間に近い。

だから熱問題は、単なる部品温度の問題ではない。

熱い。

蒸れる。

重い。

痛い。

違和感がある。

これらはすべて、ユーザー体験を悪化させる。

つまりウェアラブル機器では、冷えればよいだけでは足りない。

薄く、軽く、柔らかく、快適で、長時間使えて、量産でも安定する。

そこまで成立して、初めて本当の熱対策になる。

AIが身体に近づくほど、熱問題はますますごまかせなくなっていく。

 

但し、AIが人間に近づくが前提であり、主人公が人間という設定の話。

AIとロボットが主人公になった場合、これらの前提がすべて変わる。

 

 

コラム監修：角本 康司 (オーティス株式会社)
語学留学や商社での企画開発を経て2011年にオーティス株式会社入社。経営企画部を中心に製造・技術部門も兼任し、2018年より代表取締役として事業成長と組織強化に努めている。

 

※本記事は教育・啓発を目的とした一般的な技術解説であり、特定企業・製品・技術を示すものではありません