米国防衛省高等計画局（DARPA）が主導するプロジェクトの一環で、上腕を切断した人向けのロボット義手が実用化。モビウス・バイオニクス（Mobius Bionics）社が量産を担当した最先端義手は「ルーク(LUKE) アームス」と名付けられ、国立ウォルター・リード軍病院に２セットが寄贈された。LUKEとは、Life Under Kinetic Evolutionの略だが、世界中の誰もが知っているSF映画『スター・ウォーズ』の主人公、ルーク・スカイウォーカーの名にちなんでいるという。つまり、彼が劇中で装着している高性能な義手をイメージしているのだ。その驚くべき機能とプロダクトデザインに迫る。

生活の質を飛躍的に向上させる繊細な動きが可能に

1980年に公開されたSF映画の代名詞『スター・ウォーズ エピソード５／帝国の逆襲』で、主人公のルーク・スカイウォーカーは、宿敵のダース・ベイダーに右腕を切り落とされる。それ以後、劇中の彼は高性能の義手を装着するのだが、約40年前には空想でしかなかった繊細な動きをする高性能義手は、もはや現実のものとなりつつある。

DARPAは、上腕を切断した人向けのロボット義手を作るべく2006年にプロジェクトを発足させた。開発を担ったのは、パーソナルモビリティー「セグウェイ」を発明したディーン・カーメン氏が率いるDEKAリサーチ＆デベロップメント。DARPAと復員軍人局（VA）等の協力を得て、より細やかで自然に近い動きをする義手を目指したという。

完成プロダクトは「ルーク アームス」と名付けられ、モビウス・バイオニクス社により量産を開始。2014年には米食品医薬品局（FDA）から医療機器の承認を受けた。そんな流れを経て、2017年、ついに軍病院に２セットが納品され、具体的な実用が始まった。

バッテリーで駆動する本体は、関節に該当する部分が最大10軸あり、それらは同時に作動させることが可能だ。腕を頭の上まで持ち上げたり、背中に持っていくこともできるため、ユーザーが日常生活でできるパフォーマンスの幅は飛躍的に広がる。

さらに、力加減をコントロールするためのセンサーが組み込まれているため、ミルクをコップに注いだり、ぶどうをつまんだり、というような繊細な動きも可能だ。

そんな「ルーク アームス」の操作は、切断された部位の皮膚に調節接触するソケットの電極から筋電位を取り込む方式のほかに、足の甲の動きを無線でアーム側に送信する方式も選択できる。加えて、重量やサイズ感は、一般的な成人男性の腕にほぼ近づけているため、ユーザーにも広く普及することが期待される。

スター・ウォーズで描かれた夢のテクノロジーの実現へ、世界はまた１歩近づいたのだ。

［TOP動画引用元：https://youtu.be/hEltvQx583g］

近年、海外などでも開発に拍車がかかる皮膚貼り付け型の計測機器は、ここ日本でも研究が進められている。理化学研究所は2018年9月、東京大学の研究チームと共同で「皮膚貼り付け型心電計測デバイス」を開発したと発表した。この研究が進めば、心電図を無意識のうちに計測することが可能となる。

医療機器の開発現場では今、日常の状態を計測できる機器の開発が目覚ましい。心拍計、心電計、血圧計の機能を搭載したスマートウォッチ、アクティブトラッカーのような日常使いできるアイテムから、在宅看護・介護や遠隔医療などに対応するものまで、トレンドは “ウェアラブルな計測” といったところだろうか。今後、更なる小型化、軽量化が予想されるが、理化学研究所が東大との共同チームで開発したのはなんと、皮膚に貼り付ける心電計測デバイス。しかも外部電源が必要のない超薄型有機太陽電池で駆動する画期的な代物だ。

同チームは、髪の毛の厚さよりもはるかに薄い1マイクロメートルの超薄型の基板上に透明電極、電子輸送層、半導体ポリマー層、正孔注入層などを規則正しく重ねる技術の開発に成功、同時に、光の入射角度による発電効率の低下を抑える研究も進め、これらの技術を合せることで、太陽電池のエネルギー変換効率を10.5％まで引き上げることに成功した。

ナノグレーティング構造を持つ超薄型有機太陽電池の構造 （理化学研究所提供）

この研究成果を基に、外部電源なしに駆動させることができる心電計測デバイスを開発したのだ。皮膚に密着させることで長時間安定的に生体情報をモニタリングし続けることが可能になる。今回は心電計測デバイスを搭載したが、超薄型有機太陽電池を応用すれば、他の計測にも使えそうだ。着けていることを忘れるほどの薄さと小ささで、人体への装着時の負荷が軽減されるほか、バッテリー交換の煩わしさもなくなるため、まさに次世代を担うセンサーデバイス開発の相棒として期待されている。もはやつけていることさえ忘れてしまいそうなウェアラブルなデバイスは、無意識的に心電や心拍、他の生体情報を取得するものとして、実用化の日が近づいている。

（画像提供：理化学研究所）