空気圧チューブ
1943年のワシントンD.C.の空気圧チューブシステム

気送管（カプセルパイプライン、気送管輸送、PTT、PTS、気送管システムとも呼ばれる）は、円筒形の容器/キャリアを圧縮空気または部分的な真空によって管網内を移動させるシステムである。従来の流体輸送パイプラインとは異なり、固形物の輸送に用いられる。19世紀後半から20世紀初頭にかけて、気送管ネットワークは、郵便物、書類、現金などの緊急の小型荷物を比較的短距離輸送する必要のあるオフィスで最も多く見られ、ほとんどのシステムは単一の建物内または都市内の1つの地域に限定されていた。最大規模の設備は当時としては非常に複雑であったが、情報化時代のデジタル化によって大部分が置き換えられた。21世紀には、病院などの場所で血液サンプルなどの緊急性の高い荷物を臨床検査室に送って分析するためのシステムも開発されている。[ 1 ]

鉄道や地下鉄に対抗するため、大型貨物用の空気輸送システムが少数ながら建設されました。しかし、これらのシステムは普及することはありませんでした。

歴史

歴史的使用

ドライブスルー銀行の空気圧チューブ

空気輸送は1799年頃にウィリアム・マードックによって発明されました。[ 2 ]カプセルパイプラインはビクトリア朝時代に初めて使用され、電信局から近隣の建物へ電報を送信するために使用されました。このシステムは空気圧送として知られています。[ 3 ]

1854年、ジョサイア・ラティマー・クラークは「空気と真空の圧力によって手紙や小包を場所間で輸送する」特許を取得しました。1853年、彼はロンドンのスレッドニードル・ストリートにあるロンドン証券取引所とロスベリーにあるエレクトリック・テレグラフ・カンパニーのオフィスの間に220ヤード（200メートル）の空気圧システムを設置しました。[ 3 ] エレクトリック・テレグラフ・カンパニーはこのシステムを利用して株価やその他の金融情報を取得し、電信線を通じて自社のサービス加入者に伝えました。このシステムにより、はるかに迅速な情報伝達が可能になりました。空気圧システムがなければ、2つの建物間でメッセージを運ぶランナーを雇うか、証券取引所内で訓練を受けた電信技師を雇わなければならなかったでしょう。1860年代半ば、同社はリバプール、バーミンガム、マンチェスターの地方証券取引所にも同様のシステムを設置しました。[ 4 ] イギリスで電信が国有化された後も、空気圧システムは郵便局電信局の下で拡張され続けました。この拡張は主に、ジョセフ・ウィリアム・ウィルモット（以前はエレクトリック・アンド・インターナショナル・テレグラフ・カンパニーに勤務）がラティマー＝クラークの発明を改良し、1870年に「二重導圧空気圧弁」、1880年には「空気圧管用中間信号機／急速遮断スイッチ」を発明したことが牽引しました。これらの発明により、作業は劇的にスピードアップし、一度に複数の通信文を管内に収容することが可能になりました。[ 5 ] 1880年までに、ロンドンには21マイル（34 km）以上の管が敷設されました。[ 6 ] 非常に腐りやすい商品の迅速な販売を促進するため、アバディーンの魚市場事務所と郵便局本局の間にも管が敷設されました。[ 7 ]

一般的には小包や書類の輸送に使用され、銀行やスーパーマーケットでの現金輸送にも利用されていますが、[ 8 ] 19世紀初頭には重量貨物の輸送にも利用されることが提案されました。かつては、巨大なチューブを網羅したネットワークを人員輸送に利用することも構想されていました。[ 9 ]

病院の空気圧チューブシステム

病院は、特に高齢化や入院率の高さが顕著な多くの環境で、患者数の増加とスループットの逼迫に対応するため、より広範な自動化戦略の一環としてPTSを導入しています。国際的な指標は、2011年から2019年の間に多くのOECD加盟国で退院数が減少した一方で、韓国や日本などの他の国では大幅に増加し、中国などの大規模なパートナー国では増加したなど、様々な傾向を示しています。これは、PTSのようなキャパシティソリューションが、院内物流のボトルネックを緩和するために採用されている理由を物語っています。

歴史と採用

病院は数十年にわたりPTSを導入しており、現代のシステムは単一ゾーンレイアウトから、人通りの多い臨床エリアを繋ぐマルチゾーンアーキテクチャへと移行しています。ベンダーは、病院ロジスティクスの一環として、部門間の接続性（例：薬局、検査室、病棟間の接続）と監査可能性を重視しています。

アプリケーション

実験室検体輸送

PTSは、病棟や救急外来から中央検査室への日常的および緊急の検体輸送に広く利用されています。研究によると、PTSは検証されていれば、分析品質を低下させることなく輸送時間を短縮できることが示されています。しかし、効果は分析対象物やシステム設計によって異なるため、検査室では通常、各検査室で検証が行われます。

薬局物流と単位用量

病院薬局は、PTSを利用して病棟や自動調剤ポイントへの薬剤の配布を迅速化しています。ユニットドーズ包装・調剤ソリューションとの統合により、患者固有の追跡可能な薬剤フローが実現し、クローズドループ型の薬剤管理をサポートします。業界システム（例：TheraPick、バクスターのユニットドーズプラットフォーム）と病院PTSベンダーは、エンドツーエンドのトレーサビリティと、送受ステーションにおける安全な引継ぎについて説明しています。

研究室や薬局への自動引き継ぎ

一部のPTS設備では、分析前検査ラインへの自動インターフェースが提供されており、キャリアの受入、識別、荷降ろしをロボットで行うことができるため、標準検査は最小限の手作業で完全自動化されたトラックに投入されます。薬局でも同様に、出荷時および受入時のアクセス制御と電子ログ記録を強制するステーションが統合されています。

さらなる用途と物流の統合

アメリカ合衆国では、ドライブスルー銀行は車と窓口係の間で現金や書類を運ぶのに空気圧チューブを使うことが多かったが、2020年代までにはモバイルバンキングアプリの台頭とATMの高度化によってその一部は撤廃された。多くの病院はコンピュータ制御の空気圧チューブシステムを持ち、薬品、書類、検体を研究室やナースステーションとの間で受け渡している。[ 1 ]多くの工場は広大な敷地内に部品を素早く配送するためにそれを使用している。多くの大規模店舗は余剰現金をレジからバックオフィスへ安全に運び、お釣りをレジ係に返すためにシステムを使用している。[ 10 ]カジノではお金、チップ、カードを素早く安全に移動するためにそれらは使われている。日本のラブホテルは客が匿名で請求書を清算できるようにするためにそれらを使用している。[ 11 ] NASAの最初のミッションコントロールセンターには管制コンソールとスタッフ支援室を接続する空気圧チューブがあった。 ミッション運用管制室2は、 1992年に元の構成で最後に使用され、その後他のミッションのために改修されました。この部屋は1985年に国定歴史建造物に指定されたため、2017年に1960年代の状態に復元することが決定されました。[ 12 ] 空気圧チューブは取り外され、修復のためにカンザス州のコスモスフィアに送られました。[ 13 ]

アポロ13号ミッション中のNASAミッションコントロールセンター。右側のコンソールに空気圧チューブのキャニスターがあるのがわかる。

核化学において、中性子放射化分析（NAP）における試料輸送に空気圧チューブシステムが用いられてきた。試料は、中性子照射を受ける原子炉炉心から、発生した放射線を測定する装置へと搬送されなければならない。試料中の放射性同位体の中には半減期が非常に短いものもあるため、速度が重要である。これらのシステムは自動化が可能であり、試料チューブを装填したマガジンを用いて、試料チューブを所定の時間、順次原子炉炉心内に搬送し、その後、装置ステーションへ移送し、最終的に保管・廃棄用の容器へ移送する。[ 14 ]

2011年初頭に閉店するまで、ミネソタ州エディナのマクドナルドは「世界唯一の空気圧式ドライブスルー」を標榜しており、ストリップモールの店舗から駐車場の真ん中にあるドライブスルーに食べ物を送っていた。[ 15 ]

テクノロジー編集者のクエンティン・ハーディ氏は、2015年にデジタルネットワークのセキュリティに関する議論に伴い、空気圧チューブによるデータ伝送への関心が再び高まったことを指摘し、[ 16 ]ロンドンの忘れられた空気圧ネットワークに関する研究を引用した。[ 17 ]

Translogicは、最新医療用空気圧チューブを提供する最大手の企業の一つです。KUKAは、産業用ロボットおよび工場自動化システムを製造するドイツの企業です。2016年に、同社は中国の家電メーカーであるMidea Groupに買収されました。KUKAは2014年にSwisslogを、1999年にTranslogicを買収しました。

関連する応用としては、空気圧チューブシステムに非常によく似たメカニズムを使用する 魚砲[ 18 ]がある。

アプリケーション

郵便サービス

1904年、ドイツのベルリンから届いた気送管の手紙

空気郵便（ニューマチックポスト）または空気郵便は、加圧された空気管を通して手紙を配達するシステムです。19世紀にスコットランドの技術者ウィリアム・マードックによって発明され、後にロンドン・ニューマチック・ディスパッチ・カンパニーによって開発されました。空気郵便システムは19世紀後半からいくつかの大都市で使用されていました（1866年のロンドンのシステムは試験運用中に人間を輸送できるほど強力で大規模でしたが、その目的のために設計されたものではありませんでした）[ 19 ] が、後に大部分が廃止されました。

パリの主要な地下鉄網（パリ空気圧送管）は1984年まで使用されていましたが、その後、コンピューターとファックス機の普及に伴い廃止されました。プラハ空気圧送管は1889年にプラハ（現在のチェコ共和国）で一般向けに開通し、その総延長は約60キロメートル（37マイル）でした。

空気式郵便局は通常、郵便局、証券取引所、銀行、省庁などに接続しています。イタリアは1913年から1966年まで、空気式郵便専用の切手を発行した唯一の国でした。オーストリア、フランス、ドイツも空気式郵便用の 郵便用紙を発行しました。

典型的な用途は、銀行、病院、スーパーマーケットです。多くの大規模小売業者は、小切手やその他の書類をレジ係から会計事務所に運ぶために空気圧チューブを使用していました。

歴史的使用

[ 28 ]

  • 1950年代～1989年：CIA本部（現在は旧本部ビルとして知られている）[ 29 ]

公共交通機関

19世紀

1812年、ジョージ・メドハーストは初めてトンネルを客車で通過させるという提案をしたが、実現には至らなかった。[ 30 ]旅客輸送用の空気圧チューブシステムの前身である大気圧鉄道（チューブをレールの間に敷設し、チューブの上部にある密閉可能なスロットから列車に吊り下げられたピストンがチューブ内を走行する）は次のように運用された。[ 31 ]

1861年、ロンドン・ニューマチック・ディスパッチ社は、小包輸送を目的としていたものの、人を輸送できるほどの規模のシステムを構築しました。1865年10月10日、新しいホルボーン駅の開業式典では、会長のバッキンガム公爵と数名の取締役が地下鉄に乗ってユーストン駅（所要時間5分）まで行きました。

1867年に展示されたアルフレッド・エリー・ビーチの実験的な空気圧式高架地下鉄

全長550メートル（1,804フィート）のクリスタル・パレス空気圧鉄道は、1864年にクリスタル・パレスで公開されました。これは、ウォータールーとチャリング・クロスを結ぶテムズ川の下を走るウォータールー・アンド・ホワイトホール鉄道の原型でした。掘削工事は1865年に開始されましたが、財政難のため1868年に中断されました。

1867年、ニューヨークで開催されたアメリカ協会博覧会で、アルフレッド・エリー・ビーチは、長さ100フィート（30メートル）、直径6フィート（1.8メートル）のパイプで12人の乗客と車掌を輸送できることを実証しました。[ 32 ]ニューヨーク市で史上初の高架鉄道が開通した1年後、1869年に、ニューヨークのビーチ・ニューマチック・トランジット・カンパニーは、新しい輸送モードの可能性を示すため、ブロードウェイの下に長さ312フィート（95メートル）、直径8.9フィート（2.7メートル）の空気圧式地下鉄路線を秘密裏に建設しました。[ 32 ]この路線は数ヶ月しか稼働せず、ビーチが延長許可を得られなかったため閉鎖されました。腐敗した有力政治家のボス・ツイードは、高架鉄道の競合計画に個人的に投資するつもりだったので、この路線の建設を望んでいませんでした。[ 33 ]

20世紀

1920年代、カナダ太平洋鉄道とカナダ国鉄は協力し、カナダのトロントにあるユニオン駅の郵便局Aと両社の4つの事務所を結ぶ4,500メートルの精巧な空気圧チューブシステムを敷設しました。ロイヤルヨークホテルの郵便室にも接続されていました。スター紙とテレグラム紙もこのシステムに参加し、パイプを敷設しました。[ 34 ] 1960年代、ロッキード社とMITは米国商務省と共同で、大気圧と「重力振り子アシスト」で駆動する真空列車システムの実現可能性調査を実施し、米国東海岸の都市を結びました。[ 32 ]彼らの計算によると、フィラデルフィアとニューヨーク市間の走行速度は平均秒速174メートル、つまり時速626キロメートル（時速388マイル）になるとのことです。これらの計画が費用がかかりすぎるとして断念された後、ロッキード社のエンジニアであるL・K・エドワーズはチューブ・トランジット社を設立し、 「重力真空輸送」に基づく技術を開発しました。1967年、彼は当時建設中だったBARTシステムと並行して走る、カリフォルニア州ベイエリア重力真空輸送システムを提案しました。しかし、この計画は実現しませんでした。

21世紀

VactrainやHyperloopなど、部分的に真空にしたチューブ内を走る列車の研究は継続されています。

空気圧式エレベーター

空気圧式エレベーター[1]は、円筒形の垂直シャフト（通常は透明なプラスチック製）と、シャフト内に設置された乗客用カプセル（これも透明）で構成され、乗客用カプセルは上下の空気圧差によって垂直方向に移動する。主な利点は、シャフト下部のピットやシャフト上部のロフトを必要としないことである。

上昇動作では、エレベーター シャフトの上部にある真空ポンプがカプセル上部から空気を吸引して低圧を作り出し、一方、通常の大気圧よりも高い気圧がカプセル下部の低層 (1 階) レベルに流入して揚力を生み出します。

下降時には、管状シャフト内の電子制御バルブがシリンダー内の空気の出入りを制御し、プログラムされた動作によって車両をスムーズに下降させます。真空ポンプまたは電子制御バルブが故障した場合、カプセル下部に閉じ込められた空気がクッションとして機能し、機械式バルブによってゆっくりと排出され、カプセルは最下層までゆっくりと戻ります。

送金の場合

大規模小売店では、販売員から中央のチューブ室まで販売伝票と現金を輸送するために空気圧チューブシステムが使用されており、そこでレジ係は釣り銭のやり取りやクレジット記録の参照などを行うことができました。[ 35 ]

ドライブスルーを備えた銀行の多くも空気圧チューブを使用しています。[ 8 ]

医学では

多くの病院では、検体を検査室に送るための気送チューブシステムが設置されています。[ 1 ] [ 36 ]血液保存液の輸送では、重量と輸送時間に加え、遠心力や加速力による溶血を防ぐことが非常に重要です。病院では、X線写真、患者文書、一般文書、薬剤、検査結果などの輸送にも気送チューブシステムが使用されています。

6 インチ (152 mm) の空気圧チューブ システムは、4 インチ (102 mm) のシステムと比較して、大幅に少ない詰まりで、 1 リットル容量の重いIV バッグを処理できることが実証されています。

デパート

百貨店シアーズは、通信販売事業を管理するために、「シカゴの中央施設のような巨大な倉庫を建設し、そこから各部署や組立作業員へのメッセージが気送管を通して送られた」[ 37 ] 。20世紀には、オーストラリアのメルボルンにあるジャクソンズ・オブ・レディングやマイヤーなど、多くの百貨店が気送管システムを導入していた。オーストラリア国立図書館（1968年開館）の建物には、閲覧室から書庫へ本のリクエストを送るための気送管システムが組み込まれている。このシステムは現在は使われていないが、部分的に稼働しており、舞台裏ツアーで実演されている。

廃棄物処理

廃棄物処理装置における空気圧チューブの使用例としては、メッカのマスジド・ハラーム、[ 38 ]ストックホルムのハンマルビー・ショースタッド地区にあるグラスフースエット（スウェーデン）、オールドモントリオール（カナダ）、ディズニーワールド（米国）、ルーズベルト島とハドソンヤード（米国）などがある。

生産中

気送管システムは生産工場で使用されています。用途としては、スペアパーツ、測定機器、工具、ワークピースなどをベルトコンベアや生産工程で搬送することなどが挙げられます。産業実験室では、サンプルは気送管システムを通して輸送されます。サンプルは、あらゆる物理的状態（固体、液体、気体）および温度で輸送可能です。例えば、工業企業であるティッセンクルップは、900℃（1,650°F）の鋼鉄サンプルを、炉から実験室まで毎秒22m（72フィート）の速度で気送管を通して輸送しています。[ 39 ]

技術的特徴

現代のシステム（小型カプセルの輸送に使用される、より小さい、つまり「通常の」チューブ径のもの）では、約7.5メートル（25フィート）/秒の速度に達しますが、いくつかの歴史的なシステムではすでに10メートル（33フィート）/秒の速度が達成されています。[ 1 ] [ 40 ]同時に、変化する空気圧によってカプセルはゆっくりとブレーキをかけられるため、以前のシステムの特徴であった衝撃的な到着がなくなり、壊れやすい内容物には不向きでした。[ 1 ]

非常に強力なシステムは、最大重量50kg（110ポンド）、最大直径500mm（20インチ）のアイテムを輸送できます。[ 39 ] 100以上のラインと1000以上のステーションを接続できます。

さらに、最新のシステムはコンピュータ制御されており、特定のカプセルの追跡、優先配送の管理、システム効率の向上が可能です。この技術により、病院での手術中に採取された組織サンプルなど、時間的に制約のある物品の輸送が可能になります。カプセル内のRFIDチップは、輸送機関の位置、輸送速度、目的地などのデータを収集します。[ 41 ]これらのデータは収集・保存され、ユーザーは社内プロセスとターンアラウンドタイムを最適化できます。これらの設備は、企業のソフトウェアシステム（例えば、検査情報システム）と連携させることで、物流管理および生産チェーンに完全に統合できます。

参照

参考文献

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さらに読む

  • アーチボルド・ウィリアムズ「空気圧式郵便管」『近代機構のロマンス』フィラデルフィア：リッピンコット、1907年。Nabu Pressにより2010年に再版。ISBN 1-146-99537-7。
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