筋肉に磁石の粒を埋めて動きを測る 義足を思いどおりに動かす手がかりに MIT

義足で歩くとき、義足は持ち主が「今どう動かしたいか」を知る必要がある。その手がかりは、切断したあとに残った筋肉の動きだ。

米マサチューセッツ工科大学（MIT）の研究チームは、筋肉に小さな磁石の粒を埋めて、その動きを正確に測れることを示した。ひざ下を切断した3人で確かめ、成果は米国時間の10月29日、学術誌「Nature Sensors」に載った。

皮膚に貼る電極の弱点

筋肉の動きで義足や義手を動かす研究は、何十年も続いている。これまでは、皮膚の上に貼った電極で、筋肉が出す電気の信号を測るのが主な方法だった。

ただ、この方法には弱点がある。筋肉を同じ長さのまま数秒保つと、信号が弱まってしまう。狙った筋肉の隣の筋肉の信号まで拾うこともあり、汗でも測りにくくなる。研究チームを率いるヒュー・ハー教授は「義肢を操るには、関節の位置や力を決める必要があるが、電気の信号だけでは、そうした動きを直接は知ることができない」と話す。

ごま粒ほどの磁石を2つ

新しい方法では、筋肉に磁石を2つ1組で埋める。筋肉が縮んだり伸びたりすると、2つの磁石の距離が変わる。この変化を皮膚の上に着けたセンサーで読み取り、筋肉の長さや動く速さを割り出す。

磁石は直径3mmで、ごま粒ほどの大きさだ。体になじむよう、金と樹脂で覆ってある。皮膚から6cmの深さまで読み取れる。3人は、足首を動かす筋肉の最大4つに磁石を埋めた。

実験では、3人は義足を着けず、筋肉の動きで画面のカーソルを目標へ動かした。磁石、筋肉に埋めた電極、皮膚に貼った電極の3つの方法で比べると、磁石の方法がより正確で安定した操作につながる結果が出たという。

研究チームは2021年に、この方法を動物で試していた。今回は、それを人に広げた。今は、磁石の測定で義足をどれだけうまく操れるかを調べる、より大きな研究を進めている。