足湯装置「轟-Todoroki-」
湯田晴也・大内健太郎・池田壮伸・菊池涼介・牧畠亮太・梅田佳奈・佐々木貴志・佐藤周・武田光希
金沢工業大学 夢考房 人工衛星開発プロジェクト
1．序論って，宇宙旅行者のこれらのストレスを軽減させ宇宙開発は日進月歩である．宇宙エレベータのることは必要不可欠である．私たちは，宇宙ホテ構想が進んでおり，9 年後の 2025 年には宇宙ホルに滞在する宇宙旅行者の中で，特に日本人の宇テル(図 1)が開業する予定である[1]．宇宙ホテルに宙旅行者に絞り，問題解決を行った．

は日本人を含め，多くの宇宙旅行者が訪れることが予想される．現在，宇宙で生活できる環境とし

1.1 日本人宇宙旅行者の問題と解決策て，国際宇宙ステーション(以下，ISS)が挙げられ

私たちは日本人宇宙旅行者に係わる入浴の問る．

題に着目した．ただし，ここでの入浴は全身を湯船に入れることを指す．入浴をする目的について，本学の学生 60 人にアンケートを採った．その結果，過半数がリラックスを目的として入浴を行っていることが分かった．このことからも分かるよ
うに日本人は入浴にリラックスを求めている．しかし，微小重力空間でシャワーや浴槽を設置するには，スペースの確保や大量の水の扱い方など課題が多い．日本人宇宙旅行者には厳しい環境であ

図 1 B330(ビゲロー・エアロスペース社)ると言える．そこでシャワーや浴槽に比べ，小型かつ省資源である「足湯」を微小重力空間で楽し

宇宙ホテルと ISS において共通する点は「人間めるようにすることを考えた．

が微小重力空間に滞在する」点である．しかし，私たちが足湯を提案する理由は 2 つある．

人間が微小重力空間に滞在する際には問題が生

1 つ目は，ストレス軽減のためである．足湯にじる．微小重力空間では，歩行，走行，入浴，睡はリラックス効果がある[3]．そのため，微小重力眠など人間が長らく地上の重力環境で習慣とし空間で足湯をすることで日本人宇宙旅行者のスてきた行為が満足にできないのである．また，血トレスを軽減させることができると考えた．

液の循環も微小重力空間による影響を受ける．微2 つ目は，足湯により血行を良くできるためで小重力空間では血液が重力をほとんど受けないある．先述したように，微小重力空間では血液がため，顔がむくむとともに，血液が全身に十分に全身に巡らないために顔のむくみや筋力の早期巡らないことにより筋力の早期低下につながる低下が起きる．血行を良くすることでその問題を[2].

解決できるのではないかと考えた．

上記の活動が制限されることや，顔がむくむことなどの問題は，宇宙ホテルに滞在する宇宙旅行

2．ミッション概要

者にとってストレスになると考える．厳しい訓練

微小重力空間において，シャワーを浴びることを経た宇宙飛行士と比べ，宇宙旅行者は微小重力や湯に浸かることは，今までにも考えられてきた空間でのストレス耐性がないためである．したが[2]．しかし，今回提案するミッションは，足湯に1

より微小重力空間においてリラックス効果を得

足挿入口についているシリコンゴムは，装置に足る点，血行を良くする点が今までの考えと異なる．

を入れた後に空気を入れて膨らませる．これによ様々な制限がある微小重力空間において，小型かり，足とシリコンゴムが密着し，湯が漏れるのをつ省資源な足湯装置を提案する．

防ぐ．足湯装置に強い衝撃が加わらない限り利用者の足が足湯装置から抜けないと想定する．図 2の②の部分は防水通風キャップ[4]である．防水通3．設計
現時点で，宇宙ホテルの設計詳細は明らかでな

風キャップにより，湯注入時に空気の逃げ道を作い．そのため私たちは，ISS で足湯を実現する装ることができ，円滑に作業を行うことができる．

置を設計した．ISS で使用する足湯装置には以下

図 2 の③の部分は湯注入口で足湯装置の左右に 1の要求があると考える．

つずつあり，図 2 の④の部分は湯排出口である．

・使用時に装置から湯が漏れない

また，図 2 の⑤の部分には注入・排出を留めるス

・装置に防水性がある

ライドストッパ(図 3)を，図 2 の⑥の部分には栓・装置が再利用可能をそれぞれ設け設け，注入・排出口からの湯が漏・湯が再利用可能れるのを防止する．このストッパは足湯装置の側・装置に湯を出し入れ可能

面にあり，中に押し込むことでスライドし，湯の・使用時も移動可能

出入りを遮断することができる．

・誰でも利用可能
上記の要求を満たすことができれば，宇宙ホテルでの使用も可能であると考える．

タンク

3.1 足湯を実現するシステム
要求を満たすよう考案した足湯装置の外観を
図 2 に示す．
②①

図 3 スライドストッパ
表 1 に足湯装置とタンクの重量，最大容量を示す．
表 1 足湯装置の概要

足湯装置⑤

重量(kg)

最大容量(L)

7.01

6.59

タンク

⑥5④③⑥
図 2 足湯装置の外観図

装置全体はシリコンゴムとステンレスで構成されている．図 2 の①の部分は足挿入口である．
2

重量(kg)

最大容量(L)

0.32

3.00

3.2 足湯装置の設計

チューブの球体部分から湯を吸い取りタンク

足湯装置は，魔法瓶と同じ構造にすることで保の中に湯を注入する(図 6)．熱湯と常温水を吸い温効果を高める．そのため，足湯装置の壁面は魔取った後，タンクを振ってかき混ぜることで適温法瓶と同様に 2 枚のステンレス板によって構成さの湯を生成する．

れる．2 枚のステンレス板の間は真空の層であり，足湯装置の左右にある湯注入口にタンクを差その層内には足湯装置を覆うように銅箔が入っし込み生成した適温の湯を注入する．ている(図 4)．真空は熱の移動が起こりにくいもタンクの先端はペットボトルの口と同様の構のの，輻射により装置内の湯の温度が下がる．そ造であり，足湯装置やチューブと接続することがこで銅箔を用いることにより湯を適温に保つこ可能である．とができる．また，足湯装置内はゆとりを持って設計されている．足のサイズが 30cm まで対応できるように設計した．そのため，利用者はゆったりとくつろぎながら足湯をすることができる．

図 4 足湯装置の壁面
図 6 チューブからタンクへの湯の注入方法
3.3 湯の注入方法
適温の湯(39～42℃)の生成，足湯装置への注入3.4 湯の排出方法にはチューブとタンク(3Ⅼ×2 本)を用いる．タン

排出は足湯装置の先端にある湯排出口に，ISS

クは湯を全て押し出すために注射器の形(図 5)を内のトイレのホースを接続させて排出する．また，している．

足湯装置内の湯を排出させるために遠心力を利用する．膝を抱え体の中心を軸として回転することで，足湯装置先端に湯を集める．この行動を足湯装置内の湯がある程度なくなるまで行う．足湯⑦

装置内に残った湯はタオルで拭き取る．

7

足湯装置と排出ホースとを接続させる際は，衛Ⅴ生面の問題から，排出ホースとは別の樹脂製アタッチメント(図 7)で中継する．

図 5 タンク
チューブは湯を溜めるために球体型である．口はペットボトルの口と同様の構造であり，給湯器と接続することが可能である．

32-5)身体を回転させ，湯を足湯装置の先端に集める
2-6)一連の動作(2-2～2-5)を足湯装置内の湯がある程度吸い取れるまで繰り返す
2-7)足湯装置を脱ぎ，タオルで足と足湯装置内についた水滴を拭き取る2-8) 除菌シートで足湯装置内と足を拭く(消毒用エタノール)
図 7 アタッチメント

4．得られる効果とその検証
足湯によるストレス軽減効果は期待できる[7]が，3.5 使用手順

窮屈感のある長靴型の足湯装置で行う足湯にス

1．足湯を始めるまでトレス軽減効果が認められるかどうか確かめる

1-1) 80℃の熱湯と常温水[5][6]を 1:2 の割合で，必要があった．そのため，4.1 に示す条件で実験チューブを通してタンク(3L×2 本)に入を行った．

れる1-2)タンクを振って適温の湯を生成する

4.1 リラックス効果の検証実験の条件

1-3)足湯装置を履く

・被験者は，本学の学生 6 名であった．

1-4)シリコンゴムに空気を入れて膨らませる

・実験機器は，脳波計:

1-5)湯注入口の栓を外す

MinD_SensorV_manual(株式会社脳力開発研

1-6)スライドストッパを動かし，湯注入口究所)であった．

を開口する・足湯装置と似た状況を作り出すために，市販の1-7)タンクと足湯装置を接続する

長靴に 42℃の湯を入れて実験を行った．また，

1-8)タンクの持ち手(図 5 の⑦)を押し込

42℃の湯を入れたタライの中に長靴を入れる

み足湯装置にお湯を注入することで，長靴表面からの熱放出を少なくし，提1-9)スライドストッパで湯注入口を仮止め案する足湯装置の構造を模擬的に再現した．
・実験時間は体が温まり，汗をかかない 15 分間する1-10)タンクを足湯装置から取り外すとする．

1-11)仮止めだった湯注入口に栓をする
4.2 実験手順
2．足湯を終えてから被験者に脳波計を装着させた．計測は 2 回行っ

2-1)湯排出口の栓を取り外すた．2 回とも前半にストレッサとなるタイピング2-2)スライドストッパを動かし，湯排出口をゲームを 15 分間行わせた．後半に，2 つの異なる開口する

リラックス行為を行い，リラックス効果の差異を2-3)トイレのホースと樹脂製アタッチメント調べた．1 回目の計測では，被験者が音楽鑑賞やを接続させ足湯装置の湯を吸い取る

瞑想などの普段行うリラックス行為(normal)を2-4)スライドストッパで湯排出口を仮止めす

15 分間行った．2 回目の計測では，足湯(footbath)を 15 分間行った．計測手順を表 2 に示す．

る

4また，1 回目と 2 回目のリラックス行為を入れリラックス前の状態では，有意差は認められな替えた計測も行った．

かった(p>0.05)．普段行うリラックス行為(音楽を聴く[9] ，読書[10] ，瞑想[11]など)と足湯はどちらも

表 2 計測手順
計測
12

経過時間(分)リラックス効果があった(p<0.05)．普段行うリラ1530

ックス行為と足湯では，足湯の方がリラックス効タイピングゲーム

果が高かった(p<0.05)．よって，普段行うリラッ普段行うリラックス行為

クス行為より，足湯を行うリラックス行為の方がタイピングゲーム

リラックスできる (Mα波の優勢脳波比率が高足湯を行う

い)．
4.5 得られる効果

Mα波(9～11Hz)は，閉眼時において，身体的にリラックスし，精神的に比較的に活動していない分析により，窮屈感のある長靴型の足湯装置に状況でよく観察されると定義されている[8]．本実もストレス軽減効果が示された．宇宙旅行者が足験では，Mα波の優勢脳波比率をリラックス効果

湯をすることでその精神状態に良い影響を与えのパラメータとして用いた．

ることが期待される．
また足湯装置を用いることで，ISS のような微小重力空間で起こる血液の偏りと筋萎縮を軽減

4.3 分析方法
ストレスを受けた 15 分間の Mα波の優勢脳波できると考える．足湯には血行促進効果がある[12]比率と，リラックスを行った 15 分間の Mα波のため，足湯装置を利用することで血行を改善し，優勢脳波比率とを比較した．

以上の問題を軽減できると考えた．また，宇宙飛行士は筋力トレーニングやカルシウム摂取で対策を行っており，それらと足湯を組み合わせるこ

4.4 実験分析結果とで相乗的な効果が得られると期待される．

タイピングゲームを行った 15 分間の Mα波の優勢脳波比率と，普段行うリラックス行為及び足4.6 足湯装置に足を入れた時の湯温の変化湯を行った 15 分間の Mα波の優勢脳波比率を図

限られた湯量しか入らない足湯装置に足を入8 に示す．

れた時の湯温の変化を計測するために実験を行った(n=3)．実験では足湯装置を用いることができなかったため，タライに 42℃の湯をはり，その中に長靴を入れる．また，長靴内にも 42℃の湯を入れることで足湯装置を模擬的に再現した．長靴に足を入れている時と，入れていない時と分けて長靴内の湯温の変化を計測した．その時の湯温の変化を図 9 に示す．

図 8 実験結果5http://ci.nii.ac.jp/els/110007590184.pdf?id=A

湯温(℃)

43.0
42.0

RT0009408806&type=pdf&lang=jp&host=cin

41.0

ii&order_no=&ppv_type=0&lang_sw=&no=1

40.0

465208774&cp(2016 年 6 月 28 日閲覧)

39.0

[4] 内圧調整用途 ベントフィルタ

38.0

http://www.nitto.com/jp/ja/products/group/te

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10111213141516

mish/001/(2016 年 10 月 2 日観覧)

時間(分)
足を入れた

[5] 時速 28,000 キロのキッチン～宇宙で食事ど

足を入れなかった

う作る？ どう食べる？｜ファンファン！
JAXA！

図 9 長靴内の湯温の変化

http://fanfun.jaxa.jp/topics/detail/7731.html(2016 年 10 月 2 日閲覧)

足を入れている時の湯温の変化を青で，足を入れていない時の湯温の変化を赤で示した．計測に[6] 宇宙日本食-宇宙ステーション・きぼう広報・より、15 分を経過した時点でリラックス効果が得

情 報 セ ン タ ー -JAXA ｜ 宇 宙 日 本 食 認 証 基 準られる湯温(39℃～42℃)であることが分かった．

Q&A

したがって、足湯装置を 15 分間使用してもリラ

http://iss.jaxa.jp/spacefood/pdf/qa_a.pdf

ックス効果が得られる．

(2016 年 6 月 28 日閲覧)
[7] 岡本佐智子(2009)「リラクセーションを促す

5．まとめ

足浴の条件に付いて唾液中ストレスマーカ―

私たちは，人類がより遠くに，より手軽に宇宙からの検討」埼玉県大紀[8] 一條貞雄・高橋系一(1998)「脳波判読に関するへ行くことのできる時代の到来を信じている．生101 章」医学書院

活の場となる微小重力空間においては，地上に比[9] TABI LAVO，科学的に「世界一リラックスべて行動への制限が多く，快適に過ごすには多くの課題がある．ストレスを少しでも軽減し，宇宙できる音楽」とは？

での生活を快適に過ごせるようにするために，微http://tabi-labo.com/57534/best-healing-

小重力空間でも使える足湯装置を提案した．私たmusic/(2016 年 10 月 08 日閲覧)
[10] The Telegraph，Reading can help reduce

ちの「轟」が現在の問題解決の一助となり，宇宙でより快適に過ごせるようになるきっかけになstressることを願っている．

http://www.telegraph.co.uk/news/health/news/5070874/Reading-can-help-reducestress.html(2016 年 10 月 08 日閲覧)

参考文献

[11] 楠本久美子，瞑想によるリラックス効果と[1] Bigelow Aerospace-Official Site
http://www.bigelowaerospace.com/b330/(2016

試験期間中アルファ脳波出現率との関係につ年 6 月 28 日閲覧)

いて(2000)[2] 狼喜彰，冨田信之，堀川康，白木邦明(2004)『宇http://futek.jp/products/researchlibrary/meisouniyoru.pdf(2016 年 10 月 08 日

宙ステーションと支援技術』コロナ社，p．247[3] 岡本佐智子，江守陽子，リラクセーションを閲覧)[12] 桃井雅子，腰痛のある妊婦に対する足湯の効目的とした足湯の効果に関する看護研究の検討(2009)

果(1999)6

https://www.jstage.jst.go.jp/article/jans1981/1
9/1/19_31/_pdf(2016 年 6 月 28 日閲覧)

7