筋電義手

筋電義手（きんでんぎしゅ）

筋電義手は、筋肉の活動によって発生する微弱な電気信号、すなわち表面筋電位を検知し、その信号を基に動作を制御する人工の手です。一般的な義手は、主に軽量性や自然な外観の再現に重点を置いて製作されることが多いのに対し、筋電義手は失われた手の機能、特に物を掴む・離すといった把持動作の再現に主眼を置いて開発されています。

仕組み

私たちの筋肉は、脳からの指令が神経を通じて伝わり、神経末端から分泌されるアセチルコリンが筋細胞の受容体に結合することで収縮します。この時、筋肉の表面には微弱な電位変化が生じます。この電位を体表面で捉えたものが「表面筋電位」であり、筋電義手はこの信号を動力源として利用します。

操作方法は個々の使用者や切断部位によって異なりますが、多くの場合、切断された部分を動かす際に使われた筋肉の活動を利用します。例えば、手首を切断した場合、手首を掌側に曲げようとする（掌屈）際に発生する表面筋電位を感知して義手の「物を掴む」動作に対応させたり、手の甲側に曲げようとする（背屈）際の信号を「物を離す」動作に割り当てたりします。このように、特定の筋肉の動きやその際の表面筋電位のパターンと義手の動作にあらかじめルールを設定することで、使用者は自身の意思で義手を操作できるようになります。表面筋電位の出力が一定のレベル（閾値）を超えることを検出して、内蔵されたモーターをオン・オフさせ、把持動作などを実現します。

開発と研究の進展

近年の研究では、単に表面筋電位の強弱だけでなく、より複雑な波形パターンを解析して義手を制御する技術も開発されています。さらに、筋肉の信号に加え、脳波の情報を読み取ったり、AI（人工知能）を併用したりすることで、より高度で繊細な動作（例えば文字を書く、楽器を演奏するなど）を可能にする研究も進められています。これらの技術を用いることで、従来の義手に比べてより自然で滑らかな動作が可能になり、またリハビリテーションや訓練の負担を軽減し、使うほどにユーザーの意図を学習して動作が洗練されていくといった利点も期待されています。

筋電義手の歴史は古く、世界初の商用モデルは1964年にソ連で開発され、その後イギリスで普及が進みました。日本国内でも1968年から研究が行われましたが、実用化には至らず、1979年に早稲田大学で考案された技術を基にしたモデルが製品化されました。近年では、短時間の訓練で使用できるようになる新しいタイプの義手も開発されています。

普及における課題

革新的な技術である筋電義手ですが、特に日本国内での普及率は残念ながら低い状況にあります。1998年の記録では、国内で製作された義手全体のわずか数%しか筋電義手が占めていませんでした。欧米では小児用の筋電義手なども普及し始めている一方で、日本では身体障害者総合支援法に基づく支給基準や手続きにおけるハードルが依然として高いことが一因として挙げられます。

また、価格も大きな課題です。世界の市場シェアの大部分を特定の国際企業が占めているため競争が限定的で、高価格な状態が続いています。筋電義手の導入を検討する際には、試用体験を通じて、その機能的な利点と価格や運用上の注意点などを十分に理解することが不可欠であり、専門的な知識を持つ医師や経験豊富な作業療法士、義肢装具士によるサポートが欠かせません。

これらの課題を克服し、より多くの人が筋電義手の恩恵を受けられるようにするため、3Dプリンターやスマートフォンを活用した低コストでカスタマイズ性の高い義手の開発も進められています。オープンソースによる開発プロジェクトも立ち上がり、技術の共有と発展を通じて、筋電義手の普及を後押しする動きが広がっています。

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