福祉 WELFARE

製造業から医療現場まで作業支援を補助!誰もが自立できる社会を実現する「マッスルスーツ」

Yuka Shingai

ウェアラブル端末と並んで、近年進化が目覚ましいアシストスーツ。身体機能を補助、拡張、支援してくれる装着型ロボットは、製造業、建築業、農業、医療・介護など多岐に渡る分野で活躍が期待されている。株式会社イノフィスが提供する「マッスルスーツ」はパワードスーツには珍しい、アクチュエータ(駆動源)に人工筋肉を用いた、この分野のパイオニアともいえる製品。「マッスルスーツ」の開発者であり、株式会社イノフィスの創業者でもある、東京理科大学 工学部機械工学科教授の小林宏氏に、開発経緯や課題、マッスルスーツが描く未来について話を伺った。

「本当に役立つものは何か」
との問いかけがマッスルスーツを作った

パワードスーツというと映画「アイアンマン」のような全身スーツを想像するかもしれないが、「マッスルスーツ」は上半身に着用し、腰・腕を補助するウェアラブル型ロボットだ。素材はアルミで、サイズはバックパック程度だが、人工筋肉に空気を供給することで、最大35.7kgf(140Nm=1メートル先にある14㎏のものを持ち上げられる力)の補助力を発揮。人や重い物を持ち上げる際に、中腰姿勢を保つサポートができる。

装着や操作方法もいたってシンプルで、販売を開始した2014年から、現在までの累計出荷台数は約4,000台( 2019年4月時点)以上にも上る。

小林氏が「マッスルスーツ」の開発をスタートしたのは2001年のこと。ソニーから AIBO、QRIO、ホンダから ASIMO が発売され、2足歩行型ロボットが脚光を浴びていた頃とほぼ同時期だ。

「当時は2足歩行型ロボットが脚光を浴びていましたが、2足歩行というのは機能のひとつに過ぎません。プログラミングでミリ単位の制御をしなければ、荷物を持たせてドアを開けるような動作もできず、悪路に行くとか災害現場で人を救助するとか、高齢者の歩行補助なんてとてもじゃないけど、できそうにはありませんでした。エンターテイメントとしては面白いけれど、僕たちは技術を熟知している分、それらが生活に組み込まれるとは思えなかったのです。

ちょうどその時期、ヒューマンロボットの国家プロジェクトが立ち上がって、2020年には産業ロボット以外の非製造ロボットが自動車産業並みになると推測されていましたが、そううまくはいかないだろうとも思っていました」(小林氏)

東京理科大学 工学部機械工学科教授・小林宏氏

本当に役に立つものを開発したい──それでは本当に役に立つものとは何か?と考えたときに、小林氏は「誰かに手助けされないと生きていけないことが人生において一番困ること」という答えにたどり着いたと言う。

「現在は社会的背景もあって、医療現場などで活用されていますが、最初は介護や福祉については特に考慮していませんでした。本質的な部分で『それを身に着ければ動けるもの』が欲しいと思ったんです」とウェアラブルロボットの開発当初について小林氏は語る。

はじめは、衣服に人工筋肉をつけて動かす「内骨格タイプ」を開発したが、衣服がずれることで動きに限界があること、引っ張る支点である骨や関節に負担がかかるため、体に不自由がある人、高齢者などには使いづらいことから「外骨格タイプ」に切り替えることとなった。

また、転倒のリスクを避けるため、最初は一番作りやすいと思われる腕の補助を行う装具から着手したが、実際に工場現場で検証したところ、作業者の多くが腰痛に悩んでいることを知り、2006年からは腰を補助するマッスルスーツの開発に取り組むことになったという。

軽くて柔らかい、
漏電の危険性も充電の必要もない
「人工筋肉」のメリットを活かして

機械工学のプロフェッショナルとして動くものを作る際に、アクチュエータに何を用いるかが非常に重要な要素であると小林氏は語る。よく使われるものはモーターだが、小林氏はマッスルスーツを開発するにあたって、人工筋肉を使うのが最適だと確信していたという。

マッスルスーツに使われている McKibben 型人工筋肉の仕組みは下記の通り。

ゴムチューブを筒状のナイロンメッシュで包んで両端をかしめた構造で、ゴムチューブ内部へ圧縮空気を注入することによるゴムチューブの径方向への膨張が、外側を包むナイロンメッシュがあることによって、長さ方向へ収縮、強い引っ張り力に変換される。軽量かつ簡易な構造で、柔らかく、水中でも動作し、収縮する(最大でも全長の30%程度)だけなので安全に使えることが大きな特長だ。

実は今から30年余り前、「ラバチュエータ」という製品名で McKibben 型人工筋肉がロボット用に販売されていたことがある。しかしヒステリシス(=履歴現象、履歴効果。加える力を最初の状態のときと同じに戻しても、状態が完全には戻らないこと)が生じ、空気を入れる場合と抜く場合に同じ圧力をかけても、縮む量が変わってしまうため、産業用ロボットに求められる精密な制御には不向きというデメリットがあった。

一方で、人工筋肉にはモーターなど他のアクチュエータにはないメリットも多い。

「このチューブは約120グラム、卵2個分程度の重さで、5気圧の圧縮空気を入れると最大250㎏引っ張ることができます。モーターのように水に濡れてしまうと漏電する危険性もないし、防爆性(可燃性のガス・蒸気・粉塵による火災や爆発を防止する性質)もある。充電する必要もなくコストや安全性でも優れています。柔らかくて軽いし、人を動かすものなら、2,3ミリ程度のズレはそこまで大きな問題ではありません。使うならこれだなと最初から考えていました」(小林氏)

技術には限界がある。
改良を重ねる上ではユーザーとの
相互理解が不可欠だった

「一般的な機械を作るのと、人が着ける機械を作る最大の違いは、使う人間に文句を言われること」と小林氏は笑う。

開発当初から、実際にユーザーに試してもらって吸い上げた意見をリストアップし、お互い合意の上で改良を重ねてきたが、重さやコストなど共通するリクエストもあるなかで、使う人の体型、着け心地、感じ方にはやはり個人差があり、どう最適化していくかがエンジニアリングの腕の見せ所だ。

「うんと力が強い方がいいだろうと思って作ってみたら、実際はそこまで大きな力を求めているわけではないことも分かりました。今まで世になかったものを作るわけだから、こちらが良かれと思って付けた機能にユーザーが満足するとは限らない。比較のしようがないから、出してみてやっていくしかない」と、トライアル&エラーを重ねてきた。

「『これを着ければスーパーマンみたいになれるんでしょ』と誤解されることもあって、最初はそのギャップに苦労しました。でも技術には限界があって、万能ではないから、『これはできなくても仕方がないよね』と理解してもらえたのは、製品を使ってくれるエンドユーザーや企業と密に組んで進めてきたから」と、作り手とユーザー間のリスペクトを重視してきたことにも言及している。

「とにかくいろんな人が使ってもらえるようにしないと発展しない。今はその落としどころが少し見えてきたところ」

現在は作業支援がメインだが、「マッスルスーツ」がアプローチできる範囲はまだまだ広がりそうだ。技術だけではなく、相手への理解度や想像力も含めて、誰もが自立できる社会の実現に期待したい。

小林宏(こばやし・ひろし)

東京理科大学 工学部機械工学科教授。株式会社イノフィス創業者。1966年8月29日生まれ。東京理科大学博士課程修了、博士(工学)。1996年、日本学術振興会海外特別研究員としてチューリッヒ大学に派遣されたのち、1998年、東京理科大学工学部第一部機械工学科で講師、1999年同助教授、2008年同教授(現在)。

イノフィスhttps://innophys.jp/

(text: Yuka Shingai)

(photo: 増元幸司)

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福祉 WELFARE

ベッドの半分が車いすに!介護の現場で絶賛されるパナソニック エイジフリーの「リショーネPlus」

浅羽 晃

介護の現場でケアスタッフの身体と心理、両面の負担となっているのが“移乗”だ。要介護者をベッドから車いすに移す移乗では、自らが腰を痛めたり、要介護者を落下などで傷つけたりするリスクがある。この問題を画期的な方法で解消したのがパナソニック エイジフリー株式会社のリショーネPlusだ。電動ケアベッドの半分を車いすとしたことにより、従来の抱き上げが必要なくなり、ケアスタッフの負担が一気に軽減した。開発を中心的に進めてきた河上日出生さんにお話をうかがった。

ロボットらしくないデザインは
完成された機能美と言える

ときとして工業製品の進化はデザインが雄弁に物語る。パナソニック エイジフリーの「離床アシストロボット リショーネPlus」は好例だ。マットレスをフラットにした状態ではベッドそのもので、ロボットという言葉からイメージするメカっぽさはない。しかし、ロボットらしくないデザインだからこそ、要介護者は安心感を得られるし、ケアスタッフも抵抗感なしに使うことができる。リショーネPlusのシンプルなフォルムは、完成された機能美と言えるだろう。

メカっぽさのないシンプルなフォルムだが、さまざまな機能を秘めている。

電動リクライニングのケアベッドとして、要介護者とケアスタッフの使いやすさを追求した。

ベッドの半分が車いすになるため、多くの介護現場で用いられている床走行型リフトが不要。車いすを置いておくスペースも必要ないので、居室空間を有効利用できる。

「介護ロボットの開発を始めた当初は、ロボット技術者として、ロボットらしさを求める嫌いがありました。ロボット軸とお役立ち軸があるとするなら、ロボット軸で開発を進めていたのです。ところが、介護の現場を知るにしたがって、目指していることは正しいけれど、やり方が違うのではないかと思うようになり、お役立ち軸を意識するようになりました」

パナソニックは1998年、在宅介護事業ならびに有料老人ホーム事業をスタートさせた。介護機器や介護用品の開発にも力を入れ、 2006年には介護ロボットのコンセプト提案モデルを製作している。

「ケアスタッフにとって、身体面と心理面の大きな負担となるのは、介護される人をベッドから車いすに、車いすからベッドに移す“移乗”です。通常、1人が上半身を抱え、もう1人が脚を抱える2人介助の抱き上げ移乗となりますが、落下の危険があるのに加えて、皮膚剥離やうっ血が発生するケースも少なくありません。ケアスタッフが腰を痛めることもあります。そこで、抱き上げ移乗の際に、介護される人を安全に抱き上げるロボットを開発しました」

いかにもロボットという双腕アームを備え、自然な抱き上げ動作の再現を目指したこのコンセプト提案モデルは、抱き上げる機能は優れていたが、量産化には至らなかった。理由は、単刀直入に言えば、現場の評価が高くなかったのだ。

「改良もしましたが、問題の根本的な解決にはつながりませんでした。そのため、基本構造を見直すことにしたのです」

離床の作業に1人で対応できて
時間とスペースの効率化も大きい

2008年、開発チームは方針を大きく転換し、それが現行のリショーネPlusに結びつくこととなる。要介護者を抱き上げて車いすに乗せるのではなく、ベッドの一部を車いすにしてしまおうと考えたのだ。ベッドが車いすとなり、移乗がなくなれば落下や皮膚剥離などのリスクもなくなる。まさに、コロンブスの卵的な発想だった。

「2009年の国際福祉機器展では、自分の意思、自分の力でベッドを離れ、活動できる自立支援ロボット“ロボティックベッド”を発表しました。このときは自立支援に価値を置いている社会福祉先進国のデンマークが注目してくれて、現地で実証評価をしています。人が操作する介護リフトを必要とせず、1人で離床できればQOLも上がるということで実証そのものはうまくいったのですが、商品化には進みませんでした」

商品化できなかった最大の理由はコストにある。要介護者が自分の意思と力で安全に移動するには各種の高度な技術が求められるため、高コストにならざるを得ない。

「ロボット軸の考え方では完全な自動化を目指したくなりますが、お役立ち軸を重視するなら、基本的にはケアスタッフが介護にあたり、その負担を軽減するロボットにするのが現実的です」

2014年、機能面で現場のニーズに応えつつ、コスト面でも十分な商品性を備えた「リショーネ」が発売される。抱き上げ移乗のコンセプト提案モデルを製作してから8年、パナソニックが初めて市販する介護ロボットだった。リショーネの最大の特長は、作業の効率化を図れることだ。抱き上げ移乗には2人のケアスタッフが必要だが、リショーネの“離床”は基本的に1人で対応できる。時間とスペースの効率化も大きい。

「社会福祉法人横浜市リハビリテーション事業団の評価協力を得た当社調べでは、移乗介助所要時間は従来の床走行型リフトを用いた場合が186秒なのに対し、リショーネでは77秒と、59%減。移乗に必要な作業スペースは56%減となりました。また、リショーネを使うと腰に負荷のかかる抱き上げがなくなり、事故やけがのリスクも低減するため、ケアスタッフの身体的負担、心理的負担は大幅に軽減しています」

電動ケアベッドとして質が高く
車いすの機能も備えている

抱き上げ移乗ではないため、落下の心配がなく、安全性が高い。写真提供/パナソニック エイジフリー株式会社

ケアスタッフ1名で移乗介助ができるうえに、所要時間も床走行型リフトを使う場合と比べて大幅に短縮。 写真提供/パナソニック エイジフリー株式会社

リショーネをバージョンアップし、より商品力を高めたのがリショーネPlusだ。

「リショーネはもともと介護施設に向けた商品だったのですが、自宅でも使いたいという声をいただいたため、価格を下げました。定価は90万円で、レンタルの場合、1割負担の介護保険を使うと月々4000円弱です。現状、販売先は介護施設が大半ですが、2025年に向けて国が地域包括ケアシステム(住み慣れた地域で自分らしい暮らしを人生の最後まで続けるための地域内連携)の構築を進めていますから、在宅で使われることも増えていくと思います」

リショーネPlusは前モデルと違い、車いすの配置が左右どちらでも選べるようになっている。このことにより、部屋のレイアウトに合わせてベッドを置けるようになった。車いすのリクライニング時の背中と脚が上がるタイミングを調整し、背上げ時のズレや圧迫を軽減しているのも改良点だ。加えて、操作器の操作性も向上するなど、お役立ち軸への意識が、さまざまな点から見て取れる。

「電動ケアベッドとしての基本的な機能はしっかり備えることを、すべての前提にしています。いくら車いすの性能が良くても、ベッドの高さ調整ができないようでは、現場では使えません。リショーネPlusは、電動ケアベッドとして質が高く、そこにプラスアルファとして車いすの機能もあるという商品なのです。たとえば、マットレスの寝心地にはこだわりました。寝たきりの方は、床ずれの原因になるので、シーツにしわが1つあってもいけないと言われます。そこで、マットレスがセンターで2つに分かれてはいても、一体感があるか、一般的なマットレスと比べて機能的に遜色がないかといったことは、筑波大学の協力を得ながら検証しました」

すべてに目が行き届いたリショーネPlusは、介護の現場で評価を高めている。分けても、移動が容易になったことにより、レクリエーションへの参加が増えるなど、要介護者のQOLが向上するのがいい。

「我々が考えるべきは、お客さまの視点に立ったお役立ちだと思います。ユーザビリティがあり、お客さまにわかりやすい商品というのは、パナソニックの底流にある考え方です。ベッドと車いすという馴染みのあるものに機能を持たせるというのは、パナソニック的なのではないでしょうか」

介護機器の需要は高まるばかりだ。開発競争も激しくなるが、支持されるのは高機能と使いやすさを両立した製品だろう。

河上日出生(Hideo Kawakami)
1967年、大阪府生まれ。三洋電機で介護やリハビリのロボットを開発した後、2006年、松下電器産業(現パナソニック)に入社、介護ロボットのプロジェクトに加わる。現在、パナソニック株式会社 エコソリューションズ社 エイジフリービジネスユニット ロボット・リハビリ事業開発部 部長。「製品が本当に役に立つのか、お客さま目線で考えて開発する」のがモットー。

(text: 浅羽 晃)

(photo: 大濱 健太郎)

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