ロボットや義手・義足、医療用アプリケーションなどの駆動源として人工筋肉のニーズが高まっている。水力システムや自動制御装置付きモーター、形状記憶合金などの技術を用いたこれまでの人工筋肉繊維は重量やレスポンスの遅さが課題となっていたが、この度、マサチューセッツ工科大学の研究チームによって開発された繊維は、驚くほどに軽量でレスポンスも向上し、多分野での活躍が期待できそうだ。

開発者である同研究チームの博士研究員 Mehmet Kanik 氏と大学院生の Sirma Örgüç 氏によると、この繊維の特徴は1つの繊維の中で2種類の熱膨張率が異なるポリマーを結合させたことにあるという。熱を加えた際に、膨張率の高い方のポリマーがより早く伸びようとするが、膨張率の低いもう片方のポリマーによって動きが抑えつけられることで、繊維全体がカールし始める。これが繊維の伸縮性となっているわけだ。

このメカニズムの大きなヒントとなったのは、なんとキュウリ。支柱などにツルを巻き付けて上へ上へと成長することで、より太陽の恵みを受けようとする自然の仕組みを模倣して生みだされた繊維は強度も伸縮性もかなりアップし、テストの段階で、単一の繊維の質量の650倍もの重量を持ち上げることが可能だったと報告されている。

また、熱膨張率が異なる2種のポリマーであれば、どのような組み合わせでもうまく機能するので、使える素材がほぼ無限にあることも、大きなメリットであると Kanik 氏は語っている。より軽量で、より丈夫、そしてさらに開発が手軽になっていく人工筋肉は、まさに縁の下の力持ちと呼べる存在になっていくだろう。

［TOP動画引用元：https://youtu.be/q6ZtmLiB8bo］

怪我や病気によって四肢を切断、あるいは、手足はあるが感覚を失った後、存在しないはずの手脚「幻肢」が痛む、難治性の疼痛を患者の多くが体験するという。この「幻肢痛」という症状を和らげるために、近年最も注目を集めるテクノロジーのひとつ、VRが大きく貢献することになりそうだ。

この取り組みを国際カンファレンス「Health2.0 Asia-Japan 2018」で発表したのは株式会社KIDS代表でNPO法人 Mission ARM Japan 副理事長の猪俣一則氏。自身も大きな怪我を経て、幻肢痛を抱える当事者だ。東京大学や東京大学大学院、畿央大学神経リハビリテーション研究センターとの共同開発で、腕に表れる幻肢痛に対応したプログラムを進行中。この「VR療法」は、現在臨床研究終盤を迎え、実際に治療開始となりそうだ。

患者の健肢の動きを赤外線カメラで捉え、それを反転させてバーチャル空間上に両腕を再現する「VR療法」。VRによって幻肢を動かせる感覚を得ることによって痛みが軽減するとのことで、なんと実施後すぐに鎮痛効果が現れるらしい。この分野では、鏡に映った健肢を幻肢に見せかけて幻肢痛を治療する「鏡療法」が歴史上一定の治療効果を誇っているが、VRならではの没入感、デジタル技術による患者個々が持つ幻肢イメージへ一致させるカスタマイズによって、より早い効果を発揮できることが期待されている。

ヘッドマウントディスプレイを装着した患者は、両手でボールをすくったり、八の字を描いたりするようなタスクをバーチャル空間上で行うことで、幻肢を動かすイメージが可能になる。

赤外線カメラでは脚の動きを捉えることが難しいことから、脚に現れる幻肢痛治療の開発は現段階では行っていないが、需要は多く、開発の拡大に期待がかかる。また、VR療法は脳卒中など脳の障害由来の痛みにも効果があることが分かってきたとのことで、医学療法に大きな変革をもたらしてくれそうだ。