AIがもたらす新たな可能性：3Dプリンタによる手のプロセテｨクス

日本の広島大学生物システム工学研究所では、3Dプリンタによるプロセテｨクス手とAIの組み合わせによる新しい技術が開発されました。この新しい技術は、プロセテｨクスの働き方を劇的に変えることができます。これは、物理的な人間の体と人工知能を組み合わせる方向に向かっている私たちのステップです。

3Dプリンタによるプロセテｨクス手は、コンピューターのインターフェースと組み合わせて、最も軽量で最も安価なモデルを作成しました。このバージョンは、動きの意図に最も反応するものです。以前のモデルは通常金属で作られていて、重くて高価でした。この新しい技術は、神経ネットワークによって特定の信号を認識することで動作します。これらの信号は、エンジニアによって「筋肉のシナジー」と命名されています。

プロセテｨクス手には、5本の独立した指があり、複雑な動きが可能です。以前のモデルと比較して、これらの指はより自由に動き、同時に動くこともできます。これらの開発により、手はボトルやペンを保持するようなタスクに使用できます。ユーザーが手や指を特定の方法で動かしたいとき、単にそれを想像するだけで済みます。広島大学大学院工学研究科の辻敏夫教授は、3Dプリンタによる手の動き方について説明しています。

「患者は手の動きについて考えただけで、ロボットは自動的に動きます。ロボットは体の一部のように動きます。你がロボットを自由に制御できます。私たちは人間の体と機械を一つの生きている体のように組み合わせます。」

3Dプリンタによる手は、プロセテｨクス内の電極が皮膚を通して神経からの電気信号を測定することで動作します。これは、ECGや心拍数の測定と似ています。測定された信号は、5ミリ秒以内にコンピューターに送信され、コンピューターは望ましい動きを認識します。コンピューターは затем信号を手へ送信します。

コンピューターは、サイバネティック・インターフェースと呼ばれる神経ネットワークを使用して、さまざまな複雑な動きを学習します。これにより、5本の指を個別に動かすことができます。辻教授は、この新しい技術のこの側面についても話しています。

「このプロジェクトの特徴的な機能の1つです。機械は単純な基本的な動きを学習し、組み合わせて複雑な動きを生成できます。」

この技術は7人にテストされました。そのうちの1人は、17年間プロセテｨクスを着用している切断者でした。患者は日常のタスクを実行し、単純な動きの精度は95％、複雑な動きの精度は93％でした。このテストで使用されたプロセテｨクスは、各指に5つの異なる動きしかトレーニングされていませんでした。将来的には、さらに多くの複雑な動きが可能になるかもしれません。ただこの5つのトレーニングされた動きだけで、切断患者はボトルやノートブックを拾うことができました。

この技術には多くの可能性があります。プロセテｨクス手のコストを削減しながら、切断患者に非常に機能的なプロセテｨクス手を提供できます。ただし、筋肉の疲労やソフトウェアが複雑な動きを認識する能力などの問題もあります。

この研究は、広島大学生物システム工学研究所と兵庫県立リハビリテーションセンターの患者によって行われました。切断患者が使用したソケットは、近畿儀器株式会社によって作成されました。