「ルーク」と名付けられた最先端の義手が開発される......意のままに動き、触覚もある

＜ユーザーの意のままに動き、触覚もある最先端の義手「LUKEアーム」が米ユタ大学の研究チームによって開発された......＞

ヒトの手の触知覚のメカニズムを模倣した最先端の義手「LUKEアーム」が米ユタ大学の研究チームによって開発された。ユーザーの意のままに動き、触覚もあるのが特徴だ。2019年7月24日、学術雑誌「サイエンス・ロボティックス」において研究成果をまとめた論文が公開された。

University of Utah researchers develop LUKE Arm-University of Utah

「LUKEアーム」とユーザーの神経をつなぐ

義手をよく機能させるためには触覚が必要だ。缶詰、卵、ブドウなど、物の形態によって、握ったり、持ち上げたりする際に最適な握力は異なる。つぶしたり、壊したりすることなく扱うために最適な握力を判断するうえで、触れているものの固さや柔らかさ、重さなどを知覚することは不可欠だ。

金属製のモーターとパーツで構成され、シリコン製の透明な人工皮膚で手を覆われている「LUKEアーム」は、外部バッテリーで駆動し、外部のコンピュータに接続されている。ちなみに、映画「スター・ウォーズ」のルーク・スカイウォーカーにちなんで名付けられたという。

この「LUKEアーム」とユーザーの神経をつないでいるのが、研究チームが独自に開発した微小電極100本からなる電極列だ。この電極列はユーザーの前腕の神経繊維に埋め込まれ、外部のコンピュータと接続している。前腕の神経からの電気信号をこの電極列が解釈し、コンピュータがデジタル信号に変換して「LUKEアーム」を動かすための指示を出す仕組みだ。

「LUKEアーム」には、この電極列を介して神経に電気信号を送るセンサーも備わっている。研究チームでは、ヒトの手が何かに触れたときに信号を脳へ伝える仕組みを模倣したアルゴリズムを開発。このアルゴリズムを「LUKEアーム」に実装することで、「LUKEアーム」のセンサーからの感覚情報を脳が理解し、対象物を認識できるようになる。

「涙しそうになった、本当に驚いた」と、事故で左手を失った被験者

研究チームは、2017年、7名を対象に「LUKEアーム」の臨床試験を実施。被験者の一人で、17年前に事故で左手と左腕の一部を失ったケヴェン・ウォルガモット氏は、「LUKEアーム」によって、殻を壊すことなく卵を持ち上げたり、実をつぶさずにブドウを掴んだりできたほか、健常者と同じように妻の手を握ることができたという。

ウォルガモット氏は、この臨床試験で初めて「LUKEアーム」を使った経験を振り返り、「涙しそうになった。本当に驚いた。手で感じられるようになるとは想像もしていなかった」と述べている。

研究チームでは、これまでに、外部のコンピュータに接続する必要がない携帯型「LUKEアーム」の試作品も製作している。2021年までには、米連邦規制当局の承認を得たうえで、「LUKEアーム」の試作機を家庭で使用できるようにしたい方針だ。