プロダクト PRODUCT

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)

  • Facebookでシェアする
  • LINEで送る

RECOMMEND あなたへのおすすめ

プロダクト PRODUCT

点字への自動翻訳も可能!誰もが使える立体イメージプリンタ「Easy Tactix®︎」

今井明子

外国語表記と同じような感覚で、印刷物に点字が入れられたら、どんなに便利な世の中になるだろう。SINKA株式会社によって開発されたコンパクトな「EasyTactix®︎」なら、それが実現できるのだという。このプリンターの普及につとめる営業・マーケティング部長の高梨晴彦さんにお話を伺った。

プリンターだけでなく、紙もソフトも開発

驚くほどコンパクトでシンプルな見た目。そして、印刷するときの音はとても静か。確かにこれなら気軽な気持ちで使ってみたいと思ってしまう。それが、立体イメージプリンター「EasyTactix®︎」を最初に見た印象だ。

このプリンターによる印刷物は、点字だけでなく、写真や絵も立体的に表現できる。「EasyTactix®︎」が印刷できるのは凹凸だけだが、市販のインクジェットプリンターで文字や絵を印刷し、それから「EasyTactix®︎」で凹凸を印刷すれば、健常者も視覚障がい者も使える印刷物ができる。まさにボーダーレスなプリンターなのである。

このプリンターを開発したのは、SINKA株式会社。もともと、SINKAの技術者は、プリンター関連の企業に在籍しており、クレジットカードなどの凹凸を印刷する技術や、会社の社員証を印刷するためのコンパクトなプリンターの技術を持っていた。それらを何かに活かせないかと考え、コンパクトな立体イメージプリンターとして製品化したのが、「EasyTactix®︎」なのである。

あらたに開発したのはプリンター本体だけではない。プリンター専用の紙とソフトもだ。紙の開発にあたっては、10種類以上の紙を実際に視覚障がい者にさわってもらい、意見を聞きながら最適なものを選んだ。

「プリンター用の紙は凹凸を押してもへこまないこと、指で読み取りやすい凹凸の高さが印刷できることが第一条件ですが、指でさわったときに滑りやすいかどうかも大切だということが、視覚障がい者にさわってもらって初めてわかりました。すべりにくい材質だと、指がひっかかってしまって読みにくいのだそうです」(高梨さん)

そして、プリンター用のソフトは、健常者がワードやエクセルで作った文書を点字に翻訳してくれるというもの。このソフトのおかげで、点字を勉強していなくても、簡単に視覚障がい者向けの印刷物を作ることができる。このように、誰にとっても取り扱いが簡単なのも、このプリンターの魅力のひとつなのである。

「本来なら、プリンターだけ弊社で作って、紙やソフトの開発は外注するという方法もあると思います。しかし、あえてそれをやらずに弊社ですべて開発したのは、外注するとそれだけ発売が遅れてしまうからです。なるべく早く、必要な人に届けたいという思いがあり、弊社ですべて開発することにしたのです」(高梨さん)

発売開始から半年。国内外で約700台が、学校や自治体などに出荷された。盲学校からは「簡単に素早く教材を作れて時間が節約できる、しかも質のよい教材が作れる」という評価をもらっている。

しかし、普及するには課題がある。最も大きな課題がその価格だ。発売当初の販売価格は448,000円(税別)、専用用紙200枚セット12,000円(税別)だった。今年の6月からは、一般向けには本体298,000円(税別)、学校や障がい者手帳を持っている個人向けには、本体価格を180,000円(税別)で提供することにした。

価格は原価ギリギリ。開発費はペイできないという。それでも値下げしたのは、「早く必要とされる人に届けたい」という思いがあるからだ。

「このプリンターは盲学校から『買いたい』というご要望をたくさんいただきます。しかし、盲学校での購入は予算的に厳しく、先生個人が購入して教材を作成されているケースもあります」(高梨さん)

今後生産台数を増やし、さらに価格を下げるためには、学校以外にも活躍の場を広げる必要がある。盲学校の次に活躍の場として見込めそうなのが、自治体、公共施設、図書館などだ。自治体、図書館、その他公共施設では点字資料や点字本を出すために、もともと点字プリンターが普及している場所である。しかし、従来の点字プリンターは大型で音も大きいため、バックヤードで印刷しなければいけないのが難点だった。その点、コンパクトで音が静かな「EasyTactix®︎」なら、窓口で職員がちょっとした案内をプリントして渡すような使い方もできるかもしれない。

ほかにも、「EasyTactix®︎」の活躍の場はまだまだありそうだ。たとえば、レストランのメニューに簡単に点字を入れたり、駅の構内の案内図に点字を入れて、視覚障がい者に配ったりすることもできるだろう。

「現状では駅の構内図は案内板に点字が表示される形式ですが、視覚障がい者が案内板にたどり着くまでがひと苦労です。今はそういった方が駅に入ったら駅員が付き添う場合もありますが、点字入りの案内図(触知図)を渡せたら、視覚障害者の方はより安心して歩行できると聞いています」(高梨さん)

とにかく、多くの人に「EasyTactix®︎」を知ってもらいたい。今の高梨さんの仕事は、営業活動2割、普及/啓蒙活動8割。さまざまな展示会に参加し、数多くの人に触ってもらって、どんなことに使えそうかを考えてもらいたいと思っている。

「健常者が使っている印刷物に点字が入っている。健常者も視覚障がい者も意識なく同じように使えるドキュメントが当たり前のように世の中に存在している。そういう世界を目指して活動しています」(高梨さん)

普及に力を入れる一方で、よりよいものへのブラッシュアップも欠かせない。まずはプリンターのスピードアップは課題のひとつだ。

点字と文字が併記され、文字がソフトで点字に変換される。2020年の東京オリンピック・パラリンピックが追い風になり、「外国語入りのパンフレットに点字も入れたい」というデザイン会社からのリクエストも聞くという。まるで点字が外国語のように身近な存在になる。それが「EasyTactix®︎」の示す可能性なのだ。

(text: 今井明子)

(photo: 増元幸司)

  • Facebookでシェアする
  • LINEで送る

PICK UP 注目記事

CATEGORY カテゴリー