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。

“実世界で生活できるロボット”を目指し、二脚ロボットの研究を続けるカリフォルニア工科大学の研究所「Amber lab」。彼らは、ロボットを転ばせようとするなどして負荷をかけることで、ロボットの性能を高め進化させてきた。何度も繰り返すそんな実験は、ロボットの歩行に関する新しいアルゴリズムを最適化し、“どんな環境でも二足歩行できるロボット”を具現化しようとしている。さらにそこで得た知見は、ロボット義足の開発にも適用されているという。ロボットの歩き方の進化は、同時に義足ユーザーのあらゆる可能性も高めているのだ。

ロボットの可能性は、義足の可能性でもある

カリフォルニア工科大学にあるAmber（Advanced Mechanical Bipedal Experimental Robotics）Labが目指しているのは、人間が取り組めることであれば、なんでもできるというロボットの開発だ。

同ラボのロボット研究家、アーロン・エイムズ氏は、自分たちが作るロボットは、「芝生も砂利道も、雪や氷の上も歩けるものにしなければならない」と明言する。そのために歩行を数学的に理解し、常に改良を加えることで「ロボットを人間のように、効率的かつダイナミックに、そしてスムーズに歩けるようする」という。

それを実現させるために同氏が率いるチームは、トレッドミル（ウォーキングマシーン）の動きに合わせて歩くロボットを何度も転ばせようとしたりして、常にアルゴリズムを最適化している。ちなみに、歩行するロボットを転ばせようとすることは、「かく乱試験」と呼ばれる。

そうやって得られた数値をもとに、例えばミシガン大学では、ロボットに火の中を歩かせたり、セグウェイに乗せたりと、さらに多様な実験も行われているという。

ロボットにあらゆる負荷を与え、構造化されていない未知の環境でいかに機能させるかを模索する。そうやって人間のような歩行に近づけていくのだ。

さらにAmber Labでは、ジャンプする動作も追求するために、ピストンのように上下に跳ねるロボットの実験も盛んに行われている。それらの試みは、まず単純なロボットで行われ、得られた知見をもとに、より複雑なロボットへと応用されていく。そういった作業を繰り返すことで、ロボットの性能に何が足りないのかが明確化される。

さて、これらのロボットで獲得した成果は、電池式のロボット義足“Ampro”の開発にもすべて適用されているという。

アーロン氏は、「ロボットで目指していることは、すべて義足でも実現したいと思っている」と語る。“Ampro”は膝と足首にモーターが入っていて、バネが組み合わされた画期的なプロダクト。ユーザーの歩いている場所の状況をセンサーで検知して、必要な場合はモーターを作動させる。そしてユーザーと同期させることで動かすという仕組みだ。

「義足を装着した人が走ったり、サッカーをしたり、ジャンプをしたりできるようにする」。Amber Labの開発実験から、ロボットだけでなく、義足の新しい未来も見えてきた。