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アップルウォッチでも測定可能! 動きの「滑らかさ」を世界に先駆け数値化

富山英三郎

「脊髄性筋萎縮症(SMA)」の患者の動きを、モーションキャプチャやアップルウォッチを使い3次元解析するプログラムを開発した岐阜大大学院の研究チーム。本来は薬の効果を数値的に可視化するためのものだが、将来的にはスポーツ選手や舞踏家、職人技が魅せる「動きの美しさ」を数値化できるかもしれない。そんな3次元解析プログラムが生まれた背景や、今後の応用についてなどを同大学院連合創薬医療情報研究科の加藤善一郎教授に伺った。

ぎこちない動きと、
スムーズな動きの違いは何か?

加藤教授は創薬に関する研究を続ける傍ら、現在も臨床医として同大学の小児科でさまざまな患者を診察。医療の現場で得た知見を活用し、いくつもの研究を同時進行させている。そのひとつの成果が、モーションキャプチャやアップルウォッチを使った世界初の3次元解析プログラムだ。これは、全身の筋力が低下していく「脊髄性筋萎縮症(SMA)」患者の体の動きを解析するために生まれた。

「脊髄性筋萎縮症は、まだ研修医だった約30年前に担当していたことがあったんです。当時は薬もなく、視線を使っての会話術などQOL(クオリティ・オブ・ライフ)を改善する程度のことしかできなかった。それから約10年後、『TRH』という薬を、岐阜大学独自で脊髄性筋萎縮症の患者に向けて臨床応用し始めたのですが、その薬効を定量的に評価する方法がないということに改めて驚いたわけです」

脊髄性筋萎縮症の症状を評価する際、これまでは『腕が上がらない=0点』、『途中まで上がる=1点』、『耳まで上がる=2点』など大まかな評価方法が主体だった。

「でも、震えながら腕がぎこちなく上がるのと、スムーズに上がるのでは違いますよね? 『TRH』を投与すると、明らかに動きがスムーズになるわけです。これを臨床的には『滑らかになった』と表現します。しかし、その『滑らかさ』を評価する指標がなかった。これでは、薬を承認する機関に提出しても、どちらも手が上がっている状態と見なされ『治療効果ナシ』と判断されてしまう。そこで何かしらの指標が必要だと考えていました」

加藤教授は、遺伝子の変異によって生まれる病気の研究でも知られている。なかでも、免疫異常の原因物質(分子構造)を世界で初めて『立体的(3D)』に捉え、新薬開発へと導いた功績が大きい。『ハイテク技術を用いて立体構造を解明していく』ことは得意分野なのだ。

「体の動きを3Dで表現しようと考えたときに、スポーツの世界ではモーションキャプチャを使っているなと思ったんです。そこで、学内に眠っていた装置を引っ張り出して計測をしてみました。しかし、既存の方法論では臨床現場で必要とされる評価ができない。つまり、ぎこちなく上がる手と、滑らかに上がる手の違いを数値化できなかった」

モーションキャプチャとは、複数の赤外線カメラを並べた場所でマーカーと呼ばれる小さな球体を体に取り付ける。すると、カメラがマーカーの動きを捉え、軌道を計測していくというものだ。主に、正常な動きと比べてどれくらいズレているのかを計測するものであり、また正常値とされるものは健常者を対象としたものであった。

シンプルを極めたら、
アップルウォッチでも測定できることが判明

「臨床的な所見をどうすれば数学的に表現できるかを試行錯誤をしているとき、大学行きのバスの中で出会った方に話しかけてみたら、偶然にもコンピューターサイエンスを専門とする松丸先生だったわけです」

共同研究者である松丸直樹さんは、会津大学のコンピュータ理工学部、米国ウェイン州立大学コンピュータ研究科を経て、ドイツのフリードリッヒ・シラー大学コンピューターサイエンス研究科で理学博士となった人物。しかし、そんな専門家とタッグを組んでも『滑らかさ』の指標づくりには5年の歳月がかかった。

「できあがってみれば、1ヶ月もあればできたと思えるかもしれない(笑)。基本的な計算方法は、かなり早い段階でほぼ決まっていました。でも、患者さんにお願いするタスク(動き)と、我々が考えている解析手法がフィットするかなども含め、実証して検証して、最終的な計算まで詰めるのに時間がかかったんです」

一般的に、ぎこちない動きとスムーズな動きの違いは、モーションキャプチャを使いマーカーがブレる姿を表現すればいいと考える。そこで『ブレ』とは何かを考えたとき、加藤教授らは『空間精確性』(反復運動した際の、軌道の差を体積に似た数値として算出)と、『滑らかさ』(連続するベクトルの変化のズレから軌道の歪みを算出)というふたつの指標を取り入れた。

「一般的なモーションキャプチャは、20~30個のマーカーを取り付けるので、それもまたモーションキャプチャが臨床現場で敬遠される要因です。そこで、我々はできる限りシンプルなものを作ろうと思い研究開発した結果、マーカーが1つあれば解析できることがわかりました。その副産物としてアップルウォッチに内蔵されている加速度センサーなどを使っても、ほぼ同じ『空間精確性』『滑らかさ』という解析指標を使って評価できることがわかりました。実際の計算式はまったく別物なのですが(笑)」

モーションキャプチャを使う場合は、赤外線カメラなどの装置が必要になるが、アップルウォッチなら専用のアプリを使うだけ。これならば、町のクリニック、さらには在宅でも測定することができる。そうなると、遠隔医療の領域まで広がっていくことが予想される。また、動画に比べてモーションキャプチャやアップルウォッチからのデータは、せいぜい数十キロバイト。そのため、データのやり取りや保存も容易だ。今後、世界中からモーションキャプチャやアップルウォッチからのデータが集まれば、脊髄性筋萎縮症の子どもの標準値も決まってくる。すると、データ解析の手法にも広がりが生まれるかもしれない。

動きの滑らかさを追求すると、
「美」とは何か? にたどり着く

「運動機能を定量評価できるということは、薬の効果を可視化できるだけでなく、逆にどれくらいのペースで悪くなっていくのかもわかります。実は、そこもよくわかっていない部分なんです。また、神経疾患や筋肉疾患の患者さんだけでなく、発達障害の方へも応用できると思われます。さらには、スポーツや踊り、伝統芸能の世界で『キレ』や『美しさ』などと呼ばれる曖昧な表現も、数値で表現できるかもしれません」

私たちがプロのスポーツ選手やダンサーを見たとき、「動きに優雅さがある」「動きにキレがある」などと感心する場面は多い。しかし、なぜそう感じるのかを数学的に表現する術はこれまでになかった。しかし、『空間精確性』と『滑らか』さという指標を応用すれば、従来は曖昧だった『美』の領域へと踏み込むことができる。

「モーションキャプチャはスポーツの分野だけでなく、CGの世界でも使われていたりと、世界中にはさまざまなデータがあります。それらの過去データを使い、我々の解析プログラムで新しい評価軸を得ることができる。そうなると、医療とは違う業界でまったく新しい使われ方が生まれる可能性がある。そうなったら面白いですよね」

最後に、現在気になっている技術についてお話を伺った。

「アップルウォッチなど、ウェアラブルデバイスの進化に注目しています。今後さらに小さくなれば、指の繊細な表現も測定できるなど、ハード面の発達によって次なる展開が生まれる気がします」

加藤善一郎(Zenichiro Kato)
1990年 岐阜大学医学部医学科卒業、岐阜大学医学部小児科入局。
1997年 岐阜大学院医学研究科修了(医学博士)、奈良先端科学技術大学院大学バイオサイエンス研究科(国内留学・研究員)
1998年 岐阜大学医学部 助手(小児科)
2004年 岐阜大学医学部 講師(小児科)
2005年 ハーバード大学分子細胞生物学留学 客員研究員
2010年 岐阜大学医学部 准教授(小児科)
2011年 岐阜大学大学院医学系研究科 臨床教授(小児病態学)
2014年 岐阜大学大学院連合創薬医療情報研究科 教授(構造医学)、岐阜大学大学院医学系研究科 教授(小児病態学)

(text: 富山英三郎)

(photo: 岐阜大学)

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「WF01」で車いすの概念を変える!!RDSが送り出す最新パーソナルモビリティー

中村竜也 -R.G.C

「世界で一番、ボーダレスなメディア」をコンセプトに掲げるHERO Xの編集長・杉原行里(以下、杉原)が代表を務める株式会社RDS(以下、RDS)が、世界で一番ボーダレスなパーソナルモビリティ・WF01を発表した。オリジナリティ溢れる新しいモノ作りのカタチを世界に発信する株式会社RDSらしく、障がい者の使用を目的としただけではない、誰もが使用できる、よりパーソナルなモビリティとして開発した背景には、どんな未来を見ているのだろうか。開発者であり弊誌編集長の杉原がその全貌を語りつくす。

培った技術や知恵をボーダレスに共有する|WF01

WF01紹介サイト:http://rds-pr.com/wf01/

未来感のある洗練された革新的なデザインに、徹底追求されたドライバビリティを融合することで、「いつか乗ってみたい」「いつか遊んでみたいと」思える新たな選択肢として生まれた “WF01”。ではいったいどのような目的で開発に至ったのだろうか。

「私たちの会社がパラリンピックの種目である、チェアスキーや車いすレーサーに携わってきたことで培ってきた技術やノウハウを凝縮させ、どこかにアウトプットしていかなくてはいけないなとずっと感じていました」

例えばF1がそうであるように、そこで開発された最先端のテクノロジーは、私たちの知らぬ間に乗用車や街づくりのインフラなど身近なものに使われていることが多々ある。その発想からRDSがどこに落としこめるかと考えた時、モビリティとしての車いす開発に辿り着いたようだ。さらに、開発理由について杉原はこう話す。

「もうひとつの理由は、所有欲を満たすプロダクトって今のような世の中にこそ必要だなと長年思っていたんです。いつか乗ってみたい車があるのと同じような感覚で、いつか乗ってみたい車いすがあってもいいじゃないですか。乗り物として選択肢の余白を増やしていきたいという気持ちが、開発という行動へと繋がりました。

以前、車いすバスケットボール元日本代表の根木慎志さんとの対談(http://hero-x.jp/article/3747/)でも話題になりましたが、例えばカッコいい腕時計を身につけたいと思うように、自分をカッコよく見せる機能のついた車いすがあったら、乗ってみたくないですか? “WF01” の開発を進めるなかで、根木さんが僕らに提起したコンセプトは “靴がカッコよく見えること”。従来の車いすの選択肢にはあまり考えられなかったことです」

ほとんどの人は、固定観念にとらわれている。おそらくは、意見することにより、そこに責任が生じてくるからだろう。だからこそ、そういった風潮に風穴を開けるべく、RDSは長い時をかけ培った経験や技術を惜しみなく世の中に提供する覚悟を決めたのだ。これぞ、所有から共有へとシフトチェンジしている、いまの時代にふさわしい考えではなかろうか。

男心をくすぐる遊びのあるデザイン

“WF01” は、フットレストが光る仕様となっている。先日授賞式に参列した、タキシードに身を包む根木氏の足元は、もちろんフォーマルシューズ。“WF01” のライティングは、光沢のある革靴をよりカッコよく魅せてくれる。

スタイリッシュなフォルムや暗闇で浮かび上がるライトは、CGを世界で初めて多用した映画『TRON』を彷彿とさせる。従来の車いすとは明らかに一線を画すデザインのコンセプトはいかに?

「『カッコいい』って思う気持ちには、障がい者だからとか、健常者だからって関係ないんですよね。乗り手を選ばないというか。そのあたりの概念をボーダレスにすることによって境界線を曖昧にできれば、ものすごく面白い物が出来るのではないかと思っていました」

安全性や視認性はもちろんだが、この “光る” というところに、開発陣がこだわった、純粋なカッコよさの追求を感じることができる。

とはいうものの、スタイリッシュなデザインをキープしながら実用性を兼ねる、言い換えれば圧倒的な機能美を追求することで苦労した点は少なくないはず。

「それは “ルール” かもしれません。『これなんですか?』っていう質問もあったりするわけです。車いすはこうあるべきだという固定観念をある程度取り除かないと、カッコよさを追求するのはすごく難しくて。最初は否定的な意見はどうしても出てくると思うので、僕らの目標として、最初にこのマシンをみた時『これいくら?』という一声よりも、『超カッコいい!』『なにこれ!?』という会話がスタートすることを目指しました。

欠損を補うのではなく拡張していく視点で、『俺こんなの持ってるんだぜ』という所有欲が生まれてくることが、先ほども述べた選択肢の余白になるのではないかと思っています。

それと、実は私たちは “WF01” をミニ四駆的と呼んでいるんです(笑)。それは、フレームと言わる部分をミニマムに抑えることにより、様々なパーツを組み替えられるようにしているから。そうする事でこの車いすがパーソナライズされていき、使い手や、使い方によって、各パーツが組み替えられる楽しさも持ち合わせているんです」

開発者が楽しみながら作ることはモノ作りの基本かもしれないが、車いすを “ミニ四駆的”に考えたというのには驚きでしかない。さらにシートに関しては、5年以上の歳月をかけ培ってきたシーティング測定技術が凝縮されているという。車いすにとって、“座る” 行為とは、かなり重要な部分を占めているのだ。

美しい容姿から汲み取る、
作り手たちの想い

「こういうモビリティに大切なことって、実は軽さよりも、少しの力でより早く前に進むことが重要なんです。そこは我々も力を注いだところなので、かなり計算して作られています。また、ブレーキについても、タイヤ中心にある赤い部分を手で回転させることで、ハブブレーキが作動する仕組みになっています。」

最後に、“WF01” の登場により、世の中にどのような変化をもたらすことに期待しているかを聞いてみた。

「期待の部分はやはり、選択肢の一部になること。僕らのモビリティでそれが叶えば、これまでたくさんの人びとが培ってきた技術や、それぞれの観点を持ち寄って、車いすだけでなく未来も、共に創造していけるのではないかと考えています。新しい扉ですね、ワクワクしかありません(笑)」

まさにこの言葉が全てではないだろうか。なぜなら筆者の私自身この乗り物を初めて見た時に、ヘルメットを被り、プロテクターを装着し、もちろん氷上ではないが、Red Bullのクラッシュドアイスのような競技をこれでやってみたいと思ったからだ。

そう夢が膨らんだ時点で、このモビリティはボーダレスであることが証明されたと言ってもいいだろう。車いすという見方をすることなく、単純にスタイリッシュで、乗った自分を想像できる乗り物として自身が認識したのだから。

「プロダクトに対してデザインと情緒を付与しよう」 “WF01” の開発時に杉原が言い続けてきた言葉だという。感情を動かすモノづくりをしようという気概を、社内開発チームに強く感じて欲しい想いがあったからだと感じた。そして、RDSはこれからも新たな文化を創造し続けてくれることに期待する。

株式会社RDSオフィシャルページ
http://www.rds-design.jp/

(text: 中村竜也 -R.G.C)

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