未来を変える 不可能を可能にする挑戦とは?

未来を変える 不可能を可能にする挑戦とは?
「もしも、また足が自分の思い通りに動いてくれたら」

「もしも、また愛する家族の顔を見ることができたら」

さまざまな事情で障害を抱えることになった人たちの願い。
これまで不可能だと思われてきた、こうした“願い”を可能にする技術がいま、世界各地で開発されています。

最先端の現場に密着して見えてきたものとは?

(BS「フロンティア」取材班 矢野和城)

「何気ない“動き”が恋しい」

アメリカのユタ州に暮らす、アレック・マックモリスさん。

11年前、仕事に向かうため、いとこの車の後ろを走っていたときのことでした。前日の雨のせいで凍っていた道路で、前を走るいとこの車がスリップしてガードレールにぶつかってしまいました。

いとこを助けようと、アレックさんが急いで車を止めて降りたそのとき、後ろからきた車にはねられたのです。
一命はとりとめたものの、この事故で右足を失ったアレックさん。

今は義足で生活しています。

愛犬を散歩に連れて行くのは、妻のメアリーさんの担当。義足のアレックさんにとって、長時間歩き続けるのはとても難しいからです。

義足での生活には、私たちが想像もつかないような大変なことがたくさんあると言います。
たとえば“履き心地”。

アレックさんの場合、その日の天候や体調によって義足の履き心地が変わるため、できればつねに義足を外した状態で生活したいと言います。

しかし、飲み物を取りにキッチンに行ったりトイレに移動したりするときには、どうしても義足が必要になります。たとえ10歩、歩くだけでも、義足を履いて、移動して、もとの場所に戻るまでに5分はかかるそうです。
アレックさん
「難しいのは、“もう以前のようには歩けない”という事実を受け入れること。
日常のちょっとした動作こそが、人間らしさを感じさせてくれる。日々の何気ない動きが恋しいし、それができないことが義足への不満かな」

“体を支える”従来の義足

7年前から、アレックさんはユタ大学の生体工学研究所に通っています。

最新の義足の開発に、被験者として参加しているのです。
研究所で最初に見せてもらったのが、従来の義足を使った階段の上り方。

そもそも義足は“受動的”な装置で体を支えることが主な目的のため、動くことは不向きです。

足をあげようとしても膝を曲げることができず、義足が段差に引っかかってしまいます。また、膝に力を入れることができないので、義足に体重をのせることもできません。
アレックさんも、段差にぶつからないように腰をひねって義足を持ち上げ、すべての段差を義足ではない左足を使って上っていました。

義足が思うように動かないため、腰や左足といった、体のほかの部位を酷使しなければならないのです。

“自ら考えて動く” 最新の義足とは?

いま、ユタ大学で開発されているのは“自ら考え動いてくれる”義足です。
開発中の義足をつけて階段を上る様子を再び見せてもらうと、膝が勝手に曲がり体重もきちんと支えています。まるで義足が自ら動いているようで、腰をひねるような動きもありませんでした。

アレックさんに感想を聞くと「肉体的にも精神的にもより自然に感じられて、動くのも簡単なんだ」と教えてくれました。
一体、どんな技術が使われているのか。

1つ目のカギは、義足に内蔵されている「センサー」だと言います。

センサーはあわせて十数個あり、義足のすねや太ももの位置・速度、膝の角度、地面からかかる力など、さまざまな情報を把握します。
そして2つ目のカギが義足に埋め込まれた「マイクロチップ」です。

このマイクロチップには、数十人分の歩行データを学習したAIが組み込まれています。センサーが集めた情報がマイクロチップに送られ、次はどうするべきか、ベストな動きを瞬時に考え導き出します。
その動きに合わせてモーターが稼働することで、本当の足で歩いているような動きを再現できるのです。

“自ら考え動いてくれる”AI義足。

まだ開発段階ですが、将来的には世界中に届けられるよう、義足メーカーとの協議も始めていると言います。
トマソーさん
「私たちは地域の病院やリハビリ施設と協力し、10年以上かけてAI義足のカギである歩行データを集めてきました。その結果、開発中の義足は人間の足の動きを再現することができ、股関節への負担は30~40%軽減、義足ではない方の足にも余計な負担はほとんどありません。
このAI義足が使えるようになれば、手足を失った人たちが義足のことを気にすることなく、仕事やレジャーなど、好きなことを楽しめるようになります。障害への考え方が変わるのです」

「君の顔がキラキラ光って見えるよ」

次に私たちはオーストラリアに向かいました。

メルボルンにある眼科研究センターで研究・開発が進められているのが、目が見えない人たちの視力を取り戻すための「バイオニック・アイ」という装置だと言います。
正面から見ると、普通の眼鏡とそれほど違うところもなく「シンプルでオシャレな普通の眼鏡」という印象。

インタビューさせてもらったのは、18年前に病気で視力を失ったサム・クーズさんです。
私たちのことは見えておらず、最初は取材に緊張している様子が伝わってきましたが、「バイオニック・アイ」をかけてスイッチを入れると…

サムさんは笑顔になって私たちにこう言いました。
サムさん
「君の顔がキラキラ光って見えるよ」
サムさんにはいったいどんな世界が見えているのか。

研究者たちが再現した「バイオニック・アイ」を通して見えるイメージがこちら。
こんな風に、一定の範囲内にあるものが白い影のように光って見えるそうで、近くにいる人の輪郭がわかります。

また、歩道を歩く際に顔の高さ近くにある木の枝や葉など、杖や音だけでは気づくことができないものも認識できます。

人の顔に絞って視覚を再現するモードもあり、複数の人と話していても顔だけを検出することも可能に。会話している相手がだいたいどのあたりにいるかわかるので、安心して話せるのです。

どうやって視覚を再現?

実は、サムさんの眼の裏にある視神経には電極が埋め込まれています。

目が見えない人の中には、網膜など視覚情報を得るための機能を失っていても、視神経は正常に機能している人がいます。

「バイオニック・アイ」は、サムさんの視神経を刺激することで、視覚を再現しているのです。
「バイオニック・アイ」の具体的な機能は、次の3つになります。
1. サムさんがかけていた眼鏡型の装置には、ビデオカメラや赤外線カメラなどが搭載されており、目の前にある物体の輪郭や、物体までの距離などの情報を把握

2. こうして得た視覚情報を、小型のコンピューターで電気信号に変換

3. 頭に埋め込まれた受信装置がその信号を受け取り、ケーブルを介して網膜の裏にある電極に伝える
普通にいろいろなものを目で見ることができる人からすると「これで“光が戻った”と言えるの?」と思うかもしれません。

ただ、目が見えない人にとっては、こんな風に見えるだけでも“真っ暗闇の世界”とは全く違うのです。

現在の技術では、「バイオニック・アイ」を通じて実際にどんな世界が見えているのか、100%正確に知ることはできません。ただ、取材に応じてくれたサムさんは「バイオニック・アイ」で見える視覚を“まるで絵画のような世界”と表現していました。
サムさん
「初めて実験でその光を見たとき、視力を取り戻せたような気がした。
バイオニック・アイを使うと子どもや妻の顔もまた見られる。屋外だと、車や木、動いているものや人を見つけられる。生まれ変わったみたいだよ」
この研究センターでは今後、バイオニック・アイを実用化するための最終段階として、50人規模の臨床試験を予定しているそうです。

見えてきた患者と研究者の絆

取材を続ける中で、非常に印象に残ったのが患者と研究者の関係性でした。

AI義足の開発でも、患者のアレックさんと研究者のトマソーさんは常にコミュニケーションをとっていて、ランチも楽しそうに一緒にとるなど、患者と研究者というよりは、まるで友人のような雰囲気でした。
アレックさんはトマソーさんの最初の実験参加者の1人で、研究をともにして7年になります。

研究者のトマソーさんはアレックさんとともに義足の開発をする中で得た、ある考え方を大切にしているそうです。それは“義足の開発は部品選びから始めるのではなく、彼らが何を実現したいか知ることから始める”こと。

研究所の学生たちにも、実験に参加してくれる人たちとのコミュニケーションを大切にするよう、指導していると言います。
トマソーさん
「義足開発の道のりは、とても困難なものです。だからこそ、患者と研究者がお互い心を開いて一緒に解決策を話し合うのです。
アレックは研究を共にするのに最高の人物で、これから先も共に研究できるのは本当に幸運なことです」
アレックさん
「トマソーは、私を1人の人間として尊重してくれる。私の意見やフィードバックを純粋に求めてくれるんだ。
いつかAI義足で走れたり、スノーボードやハイキングができたりしたら、どんなにクールだろうか。そんなことを話しているよ」
単なる実験の参加者ではなく、1人の人間として尊重して患者とともに研究する。患者と研究者のこうした関係は、義足開発の現場だけではなく、今回の私たちが取材したすべての現場で築かれているものでした。

患者と研究者たちの情熱が切り開く、不可能を可能にする最先端の技術。

詳しい内容は「フロンティア 不可能を可能にする挑戦」でぜひご覧ください。
フロンティア その先に見える世界「不可能を可能にする挑戦」
BS   6月11日(火)午後9時~
BSP4K 6月13日(木)午後1時~
BS   6月14日(金)午前9時25分~
第2制作センター(科学) ディレクター
矢野 和城
2016年入局 高知局を経て科学番組を制作
「サイエンスZERO」「あしたが変わるトリセツショー」などを担当