「網膜色素変性症（もうまくしきそへんせいしょう）」って、聞いたことがありますか？これは、網膜の視細胞が、数年から数十年かけて、ゆっくりと退行変性していく遺伝性の眼の病気。米・メリーランド州の「ナショナル・アイ・インスティチュート」（The National Eye Institute）によると、世界の約4000人に1人が発症すると推測されています。

暗いところでものが見えにくい「夜盲」や視野が狭くなる「視野狭窄」、「視力低下」などの症状が見られますが、進行度も重症度も、個人差が大きいことが特徴です。生涯良好な視力を保つ人がいる一方、中途失明の三大原因のひとつでもあり、視力を失う人も少なくありません。

（引用：curechm.org）

網膜色素変性症により中途失明した人にとって、希望の光となり得るのが、米セカンド・サイト社の開発した「アーガスⅡ・バイオニック・アイ」と呼ばれる人工眼。システムが少し複雑なので、ステップ・バイ・ステップで説明したいと思います。

まず、患者の眼球内に光受容体が搭載された「人工網膜」を移植します。網膜のインプラントとも言い換えることができますが、この移植だけで、裸眼による視力が回復するわけではありません。

（引用：futurism.com）

「アーガスⅡ」は、「VPU（ヴィデオ・プロセッシング・ユニット）」という外部デバイスと、ビデオカメラを搭載した専用サングラスを通して、人工網膜に映像を転送することで、視覚情報を再現できるシステム。網膜色素変性症の患者にとって、初の実用的治療だと言われています。

ここで注目したいのは、イギリスの国民保健サービス「NHS（ナショナル・ヘルス・サービス）」の取り組み。網膜色素変性症により視力を失った10人の患者を対象に、アーガスⅡの効果を測るための臨床研究を実施するのです。

「この極めて革新的な取り組みは、患者に真の約束を示すもの。人生を変えることも可能でしょう」とNHSのジョナサン・フィールデン博士。

対象者は2つのグループに分けられ、2017年中に、マンチェスター・ロイヤル・アイ・ホスピタルと、ムーアフィールド・アイ・ホスピタルで治療を受ける予定で、術後は、1年をかけて、じっくり経過観察を行い、有用な治療法であることを証明していく方針です。

イギリスのガーディアン紙によると、現在、同国内で網膜色素変性症を患う人は、約16,000人。そのうち、アーガスⅡの治療を受けるに相応しいのは、160～320人と推測されています。より多くの人が光を取り戻せるよう、まずは臨床研究の成功を祈るばかりです。

［引用元］curechm.org / futurism.com

カシャカシャ、とロボットの指がピアノの鍵盤に触れ、「ふるさと」のメロディを優しく奏でる。NHK連続テレビ小説「半分、青い。」で5月に放送された、印象的な1シーンだ。このロボットの手を製作した東京都立産業技術高等専門学校医療福祉工学コースの深谷直樹准教授は、独自の“からくり”による機構を使った高性能ロボットハンドの研究開発を行っている。ロボットハンドの現在地と未来予想図を、深谷氏に伺った。

人間の手や指の構造を模倣、
さまざまな形状の物を掴めるように

深谷氏が開発したロボットハンドの特徴は、とても単純な制御だけで、さまざまな形状の物を掴むことができる点にある。従来のロボットハンドには、果物や工具のように一つひとつの形や重さがバラバラなものを持つことが難しいという課題があった。指の一本一本、関節の一つひとつにセンサーやモーターを組み込み制御する方法では、多数の電子部品を制御する複雑なプログラムが必要となる。その分操作やメンテナンスの難易度が高く、電力の大量消費や耐久性といった点からも産業利用には壁があったのだ。

この課題を解決しようと深谷氏が考えたのが、独自の“からくり”だった。“からくり”とは、電子制御に頼らず望ましい動作を実現する機械装置の構造的な仕掛けを指す。

「人間の手や指の微妙な構造を模倣した独自の“からくり”を開発しました。すべての関節が機械リンクで結合していて、物体に馴染み、自動的にバランスを取るというもので、協調リンク機構と名付けています。センサーは使わず、基本的には1個のモーターのみで5本の指を動かします。

具体的にどう動かすかというと、つまみを引くだけ。私たちは普段、物を掴むときに“まず親指の関節を30度曲げて……”なんて思いませんよね。それと同じで、直感的に引くだけで勝手に手前にある物に巻き付くという構造なんです」

これまで、業界ではロボットの指は人間が設計した通り、1ミリ単位で精密に動くものという先入観があったと深谷氏は話す。それによって制御が複雑になっていった。しかし、過程はどうあれ、最終的に物を掴むことができればいいはず。こう考えて仕組みをシンプルにしたことで開発に成功した。

「人差し指と中指だけで、薬指と小指はねじれないんです。物を持つときに親指と人差し指・中指を使うことが多いから、ここだけ進化したのでしょうね。いままで見てきた解剖学の文献には載っていなかった発見でした」

解剖学や人間工学といった分野も横断しながら、深谷氏は少しずつロボットハンドを人の手に近づけている。

“からくり”を応用した3種類のロボットハンド

本研究の枠組みは、新エネルギー・産業技術総合開発機構（NEDO）の委託事業において、ダブル技研と共に行っている。3者は今年1月、“からくり”を応用したロボットハンドを3種類発表した。「F-hand」「New D-hand」「オリガミハンド」だ。

「F-hand」は、人間の手の構造や大きさを模倣した5本指のロボットハンド。前述した果物や工具のほか、ストローなどの細いもの、3kg程度の荷物も持つことができる。

用途として想定しているのは、農作物の収穫や食品工場での箱詰めなど。将来的には、インフラ関係の設備メンテナンス、建築現場での施工、災害現場など危険を伴う場所での作業、家事ロボットとしての食器洗いや掃除などを代替していくことを見込んでいるという。

「New D-hand」は、前述の“からくり”、協調リンク機構を持つ指を3本にすることで「F-hand」とは違った特徴を持たせた産業用ロボットハンド。より大きくて重い物を掴むことができるのが特徴だ。物流・製造業における搬送、組み立て、加工工程等に適していて、既にダブル技研を通じて自動車メーカーや研究所などで使用されている。

金属でできた上記2つのロボットハンドと違い、「オリガミハンド」はその名の通り一枚の紙でできたロボットハンドだ。レーザーカッターで切り出した紙を折り曲げてのり付けするだけの簡単な構造で、つまみを引くと指が曲がる。

鮭やコロッケなど傷つきやすいものを優しく掴める上、金属部品などの異物混入リスクがないため、弁当の具材詰めなどに向いている。縮小・拡大印刷するだけでさまざまなサイズになり、プラスチック段ボールに印刷し強度を増すことも可能。安価で使い捨てができるので、介護ロボや手術ロボなど衛生が求められる現場での活用も期待されている。

なお、「半分、青い。」に登場したピアノを弾くロボットハンドは、「F-hand」を応用し、見た目を昭和55年に開発されたロボットWABOT-2に似せて製作したもの。実際のWABOT-2は指先でタンタンタンと力強くピアノを弾くというが、番組制作スタッフからの「ヒロインの幼なじみが夢を見つけるシーンだから、ドラマチックにしたい」という要望を受け、ロボット的になりすぎないよう、柔らかく滑らかに演奏したという。F-handが人の手に近い構造を持っているからこそ可能になった演奏だ。

後編につづく

深谷 直樹
東京都立産業技術高等専門学校荒川キャンパスものづくり工学科医療福祉工学コース准教授。工学博士。ものづくりを中心とした医療福祉・ロボット関連の研究を行う。