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日本バーチャルリアリティ学会誌第 14 巻 4 号 2009 年 12 月

特集

第 14 回大会

特別講演 1

特集■第 14 回大会
特別講演 1 医療と福祉分野における知能ロボットの現状と展望

藤江正克

早稲田大学

理工学術院

FUJIE MASAKATSU

ただいまご紹介をいただきました，
藤江でございます．

ず福祉の分野という視点を少しサポートしていきたい．

先ほど，橋本先生からご紹介いただきましたように，私，なぜ，医療と福祉に分けているかが一つポイントでして，

このバーチャルリアリティ学会に参加させていただくの私自身は，人間とロボットの共存関係を研究開発していは今回初めてでございまして，バーチャルリアリティとく視点では同じだと思っているのですが，学生さんが研いう言葉が私のプレゼンの中に一回も出てこないと思い究室の中を医療グループ・福祉グループとどうも分けたますが，ご容赦いただきたいと思います．
( スライド・タイトルが出ている ) ここにございます

がっている傾向が強くありまして，厚労省も健康と医療

ように，医療と福祉分野における知能ロボットの現状と理のつきがいいので今日も福祉の分野と医療の分野とい展望ということで，私自身は早稲田大学の学生の時には，加藤一郎先生というロボットの先生の研究室出身でしう話でスタートさせていただきます．
こちら ( 図 1) は，人間のいろいろな部分をどのようなて，ずーっと日立の間も，ずーっとロボットだけをやっ形で高齢者の生活を支援したり，あるいはリハビリテーてきたという状況にございます．

ションの支援をするかをやっている図です．この中でいをどうも分けたいという視点があるので，分けた方が整

今やっとロボットを世の中に出せる状況になってき

ろいろなことやっていまして，例えば，杖というグルーたことで，張り切ってやっているわけですが，我々がプで新しい問題もやっていますし，あるいは本態性振戦

今この中で，早稲田大学のロボットということでどうということで，加齢により手の震えが出てきて日常生活いうことを考えているか，まず最初の方でお話して，が非常にしにくくなる．これをロボットで何とかしたい．

それから医療・福祉分野ということですから，各々のあるいはもっといきますとターミナルケアですね，最後

代表的な部分，我々が考えているところをお話させてお亡くなりになるときに，寝返りが非常に打ちにくく骨いただきたいなと思います．基本的にロボットが，40転移をしている．最終的に非常に寝返りがしにくいとい

年日本では役に立つ，役に立つと言っていながらずっうのに対して，ロボットで何とかできそうかどうか．あと役に立たなかった．もうそろそろ狼少年として色あせてきている状態．そういう状況に対して，サステイ
ナブルロボットガイアというような思想を我々は考えています．グローバル COE のときにかなりその辺を考えていろいろディスカッションしてきたわけですが，
基本的にロボットをうまく使うことで，老若男女みん
なが社会に参加できるような形を作っていきたいと考
えております．そのためのロボット技術ってなんだろうか．従来のいろいろなイベントをするロボットだけ
でなく，何を技術として確立しおさえなければならな
いのか，ということをこの中でやってきたので，今日少しお話したいと思います．
順番としては，医療と福祉という視点からですが，ま

図1

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スという形ではなく，運動機能に絞った形で今やっているというのが私どもの内容になります．
それから一番メインとしてやっているのが，( 今日はこの辺の話が中心になるのですが ) 歩行の支援というのが一番大事でないかと考えていまして，歩行の支援というのは ( 先ほどもございましたように ) ロボットを直感的に操作してあげる．要するに何か指令を出して動かすとか，スイッチを入れて動かすということでなく，日常生活をサポートしてもらうためには，非常に直感的に動かせるのが重要です．ここにありますように杖で，段差がある，あるいは坂道がある，でこぼこしている，そう
図2

いうところでも多脚杖といっているのですが，足がいく
つかあるものについても，いろいろ地面のでこぼこに押るいはお年寄りが移動するときに，移動というのは一番しても，そんなことを気にせずに歩けるように，直角に大きいわけですが，歩行するときにどういう支援が出来杖がつけて，体重がかけられる様にというようなことをるかということを行っています．
それから医療の分野という視点では，こちら ( 図 2) にやっております．今日はこの辺の細かい話をするのですが，( スライド・上の ) 人間が歩くと，全体がその上に乗っございますように頭のてっぺんから足の方まで，あらた人間を連れて行ってくれると，こういう風なものもあ

ゆる部位をやっているのですが，みなさんご存知のよる．あるいはリハビリテーションという視点があります

うに早稲田大学は医学部を持っておりませんので，日本が，基本的に股関節をサポートしながら人間の歩行とい中，あるいは世界中のいろいろな医学部の先生方とお付うものを体重免荷をしながら支えてあげるということをき合いが非常にフランクに出来るという状況で，それを行っています．

うまく活用しながら，その分野の高名な先生方にいろい

これからトレッドウォークというものについて少し

ろご指導いただきながらやっているという状況でございお話をしていきたいなと思います．これからのフューます．最初に始めたのは脳でしたが，そのあと心臓，さチャーレビューというのは歩道に対してどういう形でらには高齢者独特の問題，さらに少子高齢化の少子の移動のサポートを出来るのかが一つのポイントで，従来場もこの中でやっているという状況です．まず，筋電ののロボットのシステムは人が機械に合わせるというのを直接的な使い方が非常に大きなポイントになっておりまして，実はこの筋電は既に 35 年前に，早稲田大学では，やってきたのに対して，これからの問題は機械が人に合加藤一郎先生が，筋電を使った義手というものを始めてならない．そういう時にやらねばいけないことがこちらの四つに書いてございますが ( 図 3)，
こういう技術をしっ

わせてくれる．こういうものをちゃんと創っていかねば製品化もして世の中に出してきました．
最近では山海先生のところで，ロボットに筋電を使っかり固めようということをやっています．これをやるたていろいろやられています．そういう部分で，筋電とめには，何をすればよいか，大学のキャンパスの中，あいうものを使って，直接的な操作ができるということ

るいは実験室の中でロボットを作っていればよいというがロボットにとって非常に重要になってくる．そういう視点のことをしています．実は先ほど申しました二つのものですが，大体 60 歳を過ぎたところから出てくるわけですが，例えばスープを持つとか，おそばを食べるとか，お茶を飲む，コーヒーを飲む，そういう類のときに非常にぶれてしまうというのが，高齢社会では増えてきている．先ほど言いましたようにターミナ
ルケアもあるということで，こういうものについては
何かを自覚するというよりは，自覚しない運動に対してそういうものが出てくるということですので，それを筋電からとって，ここにロボットのアームがくっついているわけでございますが，それをおさえてやるということです．基本的にマシンブレインインタフェー

図3

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ことではなくて，世の中で実際に使うお年寄り，あるいは障害を持った方々と一緒に，我々が作りながら，技術を固めていくことが非常に重要です．衝突ないし，衝突しても安全，快適な乗り心地，直感的な操作．かなり，定量的でない表現に，一般的にこれまで言われているところを如何に工学的にちゃんと扱っていけるだろうか，というのがこの中の課題になっております．もともと
どういうところから出てきたのかというと，実は車椅子というのが，これまでこの分野で大きなポイントでしたが，車椅子というのは，みなさんもご存知のように，もう 300 年の歴史を持っているわけで，300 年前というの

図4は今のような技術は当然何もなかったわけですね．そういう時に動けなく，歩けなくなってしまった人を，連れに移りましたが，私の方では博士号までとった人なんでてってあげようというのが車椅子だったわけですが，基本的に車椅子に乗ると良く分かりますが，私も 2 年前にすけど，この子がですね，元々は私どもの研究室に来る

実は，腓腹筋の断裂を学内でやりまして，歩けなくなって，車椅子の研究をやっていたんですね．その中で，こて病院へ連れて行くのに車椅子で連れて行ってもらっ

ういうものが絶対にこれから必要になってくるというこていました．乗っている時はもうイヤでイヤで，特に事とでスタートした状況があります．実際に元気な人でな

務所を通過していく時だったのですが，こんなことしな

くて，高齢者という視点で考えると，そういう人がどう

いと私は移動できないんだというのを皆に触れてまわっ

やって動かせるんだろうかというのがポイントになってているような感じがしました．基本的に，そういう視点

くる．構造としては非常に簡単なもので，トレッドウォー

からいくと，今もそうなんですが，お年を召されて車椅クと言っているのですが，この上で歩く練習をするよう子を使わざるを得ないという方が一番感じるのは，私はなものです．この上のベルトを踏むと，このベルトが動

これがなければもう生きていけなくなっちゃったんだよ

いていく．この上で歩くと歩くことが出来る．この舵をね，っていうところが最大のポイントになっていると一取る部分とそれを駆動する部分という，たったこれだけ

般的に言われています．それから例えば外に出るというの構成なんですね．でも，それを直感的に動かしている，ことになると，視点が歩いている人，立っている人に比人間が歩いているわけでなくて，この上をちょこちょこ

べて，車椅子の視点というのは非常に下になるわけですと移動することに対して，この装置が大きく移動するこね．そういう視点は，我々は座っていた方が楽じゃないとをサポートしてくれる．ここに絵が出ているんですが，という風に言えるところなのですが，実際にはそれしかこういう形で，上のベルトを歩きます．今ベルトを止めなくなった人にとっては，慈善隠匿ということを直感してありまして，フォースプレートの上でいろいろデータてしまうところになる．そういうところに対して，どうを測っているところです．そのとき上でゆっくり歩こう

したらよいだろうかというのがポイントになります．具と，早く歩こうと，それをコマンドとして早く歩きたい

体的には，使う人の心理・概念モデルがありまして，ジなという，通常のある歩き方が出来るところから，少しレンマがあるわけですね．実際にファンクションがあれ

早めの歩き方をした時にはそれを早く連れて行ってくれ

ば嬉しいんだけど，あったらあったでその能力をどのように捉えるのかという視点があって，早く動けるのは嬉

るし，ゆっくりだったらゆっくり歩ける．( スライドの動画を見ながら ) 今，ちょっと行動しましたように，下しいけれど，それがないと歩けないという形になると，りればすっとそのまま止まった状態になってくれる．すそれが葛藤になってしまう．そこをロボットで何とかできないかなと．車椅子って 300 年も昔の話なんで，我々べてこのベルトの力と速度を検出しながらモータの制御がこれだけ技術を持っているのだから何とかしたいといた．この部分にハンドルをとることによって，ここは変うのが最初のポイントでした．早く動くとか，心地よくえる．今日は話に出てきませんが，直感的に動かす，と動くとか楽である，といった視点があるわけですが，そいうのは，人間はハンドルをつけて歩いているわけでは

れと歩けるという視点とを両方うまく兼ねあったものないですね．右足と左足の歩行速度が変わることで，方を是非我々としてはやっていきたいというのがポイントだったわけです．実はこれがそうなんですが ( 図 4)，これ

向が変えていけるわけで，今最新のモードとしては，このベルトが右足と左足と，ベルトが 2 本になっていて旋は実はメインとして，今は東京大学の鎌田先生の研究室回もしていくという形になっています．

前までは，国立障害者リハビリテーションセンターにいをするところを，この装置の一番メインの問題にしまし8

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これは例えば日本の場合だと，都市部に結構，高齢

ろうか．大体最初は皆，部屋の中でこういう形でやっ者がお住まいになっていることが多いのですが，通常のております．これはフォースプレートの中で力の地面か

この田舎の，という表現はいけないのですが，そういうら反力を検出したり，あるいはモーションキャプチャでところでどういう風な舵を切ればいいんだろうか．要す

実際の動きを全部観察して測定するという風なことが出るに今，シニアカーとかシルバーカーとか言われているてくるんですね．先ほどのがその場旋回であり，通常のものがあるんですが，最近いろんなところで問題が出て旋回についても同様な形で，状況はパラメータの設定がいます．ジャーニー式の坂のところで，ちょっとスピー

変わってくるわけですけれども，そういった形でやるとドが出てしまうと，ひっくりかえってそのままになっ

非常にやりやすくなる．ここまで出来ると，やっと実際ちゃったとか，踏み切りで動かなくなっちゃったとか，のところで人たちにもいろいろ使ってもらえるよって事

いろいろあるわけですが，そういうところに対しても直で，屋外に持っていって，これがこんなにおしりが振ら感的な操作でちゃんと動かせるようにということを考えれちゃったのに対して，もちろん歩き方が違うから違うていこうということで．おおむね先に言いますと，そのんだろっておっしゃるかもしれませんが，そうではなく直感的に動かせるというのは何なんだろうというのは，て，さっき言った形で，パラメータを押さえ込んだこと

我々大学の中でやらなきゃいけないことで，例えば，そで，こういう風な歩き方が出来るということで，この辺のときに，傾きと力の出し方と，動かす速度と，動かすで実際に，高齢者の方に屋内でまず，いろいろ基本をおための力をある式の上にちゃんと乗せながらしっかり押

手伝いいただくという風なことをやりながら進めてまい

えていく．そのときに直感的に乗せる式のパラメータをりました．

どのような形で押えればよいのかがポイントになっています．向かいにあります東京都の障がい者センターで場所を借りまして，いろいろと実験を行っている風景なんですけど，建物の中にスロープ等がある状態なんですが，かなり狭いところでいろいろ通行人もいる所で，このようなやり方でいいんだろうか，パラメータをどのように捉えたらいいんだろうかということを押えてやってきました．これは無理にこじつけるとするなら，バーチャル
リアリティという視点に対しては，バーチャルな形で歩いたのをリアルにちゃんと動かしていくということがポ
イントになっている．もう一つポイントなのは，旋回なんですが，旋回をするときにおしりを振るという状況が図5出てくるんですね．右と左，ハンドルを持っています．
これは自分の体重が外に振られる形で，こういう運動が起こってくるわけですが，若い人の場合，実は傾斜スロー

さらにこれは福岡にあります，ロボット特区ですが，

プをいろいろ移動することには，ある意味それをうまくその中に，商店街の特区と住宅街の特区ということで，コントロールすることが，面白い要素になるのですが，例えば障害を持っている方，あるいは高齢の方にとって博多湾の埋立地に新しい住宅区が出来ております．その中でいろいろ実験をしているところなんですけど ( 図 5)，は非常に難しい状況になる．同じ状況に対しても，例え

これが 70 歳のおじいさんなんですけど，非常に快調にば，姿勢だとか，力のもたれ方，あるいは加速度，速度，使っていただけるという風なことで，まあ，高齢者の方

そういうものを抑えてやることでおしりを勝手にもってにどんどん使っていただくということがポイントになっいかれないやり方が式に表現できる形になってくる．そております．あとはもう一つ，直感性の問題がありま

こが，直感的と言うともうおしまいになってしまうのして，先ほど言いましたように乗ったときにこの辺があですが，例えば，運動方程式のレベルで押えるとするな

りますと定量的といいましても，それを実際にどう感じ

ら，どういう風な形で押えられるか，というようなことるのかというのは，何人の方にも乗っていただきながらをやっております．

やっていただくというやり方を取っていまして，加速，その結果ですね，新しい方法を考えまして，例えば，

減速，止め方，あるいはその歩行の足の運びですとか，

その場旋回というのがそうなんですが，スピードだの何だの，あるいは横方向に持っていかれる G ですけれど

そういうのをいろいろ変えていくとどうなんだろうか．

も，そういうものをどういう風に抑えたらいけるんだ

いるんだろうかと．歩行の今までの考えたものと，歩行その時に，ちゃんと足の動きがこういう風な形でなって

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特別講演 1の解析はものすごく昔からいろいろなところで研究されいただきますように，「80％の方がやってもいいよ」，「いていますので，そういうものに対して，こういう移動体

いじゃん」という風に言っていただいたことで，8 割のがどういう風な形でそれにうまく繋がっていくんだろう

方がですね．お声をかけてもですね，実はなかなかやっ

かということをおさえてきました．

てくれないのが恒例のものなのですが，ここはロボット

それからもう一つは，直感性というポイントですが，特区だということをご存知な方が来ているというのもあ

その機械に慣れがあるかどうかという問題が重要なファ

りますが，やっていると興味深そうに，見ておられて，クターになってきます．これは実際ですね，初めてここ

ちょっとお声をかけると「やってみましょうか，私も」に今乗っていただいている，この方は，75 歳かな，女ということでやっていただいた．しかも「高齢の方用の性の方なんですけれども，その方に乗っていただいて，

ものなんですよ」と申し上げているので不自然なく．た

最初に初めて乗っていただいた時，乗り始めてから，30秒間経った時，それから 1 分経った時，典型的な例をだし，「こんなもの要らないよ」ということでかなり否定的な答えをされる方も大体 1 割だったのですが，おら今こうして出しているわけですが，よく見ていただくれました．

と，機械に慣れていない，直感的に動かせないというの

そういう状況を踏まえたときに，これをマーケット，

は，一生懸命頭で考えようって事で，ご覧いただきます

ニーズがあるかと我々はよく言うんですけれども，マーと分かりますように，いつも下の足元を見てしまっていケットがあるというのは，お金を出して本当に買ってくれて，自分の役に立ててみようと思ってくれる方が 1 割るんですね．
下手なスキーのときと同じ状態になります．
30 秒経つとちょっと足が調子よく動き始める．これでだったということだったんですね．例えばオートバイの少し運動に対して慣れてきたんですね．だけどやっぱり下を見ている．それがまた 1 分までいきますと，いってスクーターと呼ばれているものとかですね，あるいは高齢者用の ( 先ほどチラッと言いましたけれども )，シニア

みようかという形になって，このように外が歩ける，とカーという風にいわれているもの，あるいは電動車椅子，

いうポイントになっていました．

こういうものの値段との比較で，大体は日本の場合は，

これは，こんなものは，例えばセグウェイという風な

今あるものとの比較で値段が決まってしまう．これでどものでも出来てんじゃないかといわれるかもしれません

れだけ売れるんだろうかというのがこれからのポイント

が，私も何回かセグウェイに乗ったことがあるのですが，になってきます．

やはり若い方には易しいらしいんですが，私ぐらいにな

高齢者に対して，直感的に動かせるということはどう

るとだいぶ難しい．あれは要するに，身体の重心を前にいうことなんだろうか．今申しましたように，まだまだ持ってくるか，後ろに持ってくるかで速度を変える案でこれから評価をもっともっとしていかなければいけませ

すね．そうじゃなくて，自然に歩くということとは全然ん．今，シニアカーもいろいろ事故が起こって大変だと違うことを追って移動させるわけですが，これは従来のいうことを言われているわけですが，そういう視点で，歩くという状況をそのままここでコマンドとして使うこ

どういう形でどうされればいいのかということをしっかとによって，全体のコントロールをしているということ

り押えていくことがポイントで，これを急がないといけになるわけです．

ないと認識しております．

何人かの方，具体的には 38 人の方に，ある日のデー
タを取らせていただいたものですが，ここに ( 図 6) ご覧

次に全く違う視点なんですが，高齢化社会がどんどん進んでいて，超高齢社会に入っているという状況になったときに，病気になるということが非常に重要なファク
ターで，特に人生が 50 年から 80 年になっている現在，
生活習慣病，もっと言うと，肝疾患障害，脳疾患障害，
心臓疾患，この三つが三大病なんですけれども，外からの菌によるものではなくて，自分の生活をしたことによってなる病気，というのに対して，非常に低侵襲で，非常に人間の身体に対して負担の小さい手術をしなければならない．患者に対しても医師に対しても負担の小さ
い治療というものが非常に重要なものになる ( 図 7)．
薬も必要なんですが，薬って基本的には，菌などの従来外から入ってくるものに対して，手を打つわけですが，生活習慣病については，別に外からのものに狙われるわけで

図6

なくて，自分が長い生活をしてた上で積み重ねでなると＊口絵にカラー版掲載

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193ていて．こういうものは既に世の中では，例えばこういうものに対して MRI だとか，CT だとか超音波だとか，
もっともっと素晴らしいものが揃っている．原子力潜
水艦もある．だけどもそういったもの全体のシステムを運用するのに，オートノマスに動けるものはなくて，
結局，これは人間がやろうねということになって，その人間を小さくしてやりましょうと．最終的にこの潜水艦そのものは大体 10 ミクロン程度，要するに細胞の大きさ程度の大きさに入って中で治療するというものになっておりまして，最終的にたぶん一番身体に負担が小さくてこういうのができるのは，このようなもの

図7になるでしょうということで，世界中でもロボットの分野ではカプセルロボットという言い方もしておりまいうものですから，そういう治療は非常に重要になってすけれども，身体の血を巡っていきましょうと．まずくる．これも，医師にとっては使いやすいロボット．今は食道を移動するというのが始まっていますけれども，までやってたことと，医師としていろいろ教育をされてそういう形で行きましょうとなっております．

きたことだけで，使いこなせるロボット．何かあった時

一方，世の中で出来ているロボットというのも医療でに，例えば血が噴出したという時にも，直感的に動かせはずいぶん出ておりまして，1970 年代から始まっているということがポイントになってくると考えている．そるんですけれども，ロボドックというのがございます．

ういうところでの知能というものはこれからのポイント

これも日本製で，今は電産という会社，昔は三京というであると考えています．
それの見本が，実は私いつもこの映画を使いまして，会社がありまして，産業のロボットを作っている．これは IBM が OEM で作っておりましたので，IBM で作っ

最近，国際会議でもこの絵を使うので海外の先生もずたのがこのロボドックという整形疾患の手術をするロ

いぶん真似して使うようになってきたんですが，みなボットです．こちらも日本製で，ゼウスというロボット

さんご存知の方も，ご存知でない方もいると思うんでで，愛知県の自動車会社のグループ会社が作ったロボッ

すが．1966 年にアメリカで作られた，ミクロの決死圏，( 原題 ) ファンタスティック・ボヤージという映画なん

トでありまして，これもただし日本では厚労省その他のですが，これなんですね．これはこちらの方に，この人は世界中で一番素晴らしい脳神経科の先生と言われしまって，欧米から出てきている．このロボットは日本でも昨年の 3 月から厚生労働省の方式が変わりまして，ている人，すぐ隣にいるこっちの人が，この医師をサ

日本でも使えるようになったということで，既に九州大

ポートすれば世界一うまいと言われている看護師さん．
これ実は 1966 年なんですが，原子力潜水艦になりま

学の医学部と東京医大で，泌尿器科の治療には使われ始す．原子力潜水艦を動かせばバッチリと．それからもう一人，悪者が居るってのが映画のストーリーになっまく使おう，ここにうっすらと白く出ているのですが，
オープン環境の MRI の中で先ほどのミクロの決死圏中ているのですが．これが全部この原子力潜水艦の中にのレーダーで見ていたものに相当するものを，切り開か入って，ある光を当てると，身体が非常にどんどん全
体が小さくなって，注射針から身体の中に入っていけなくても中がもっとよく見えますよというのがオープンの MRI で，( 明日夕方，女子医大の連携見学が入っているという映画になっています．この患者さんはソ連のて，あそこに行くと見ることが出来るはずです ) ロボッ

科学者で，脳に血腫ができてそれを取らないと亡くなっ

トがこういうものの中で，身体の中を見ながら治療しまてしまうというストーリーになっておりまして，このしょうという概念が動いております．具体的には，お医潜水艦が中に入って行って，それを動かしている．こ者さんが動かしている風景で，MRI で見たり，超音波，

こにレーダーがありまして，1966 年だからこんなレー内視鏡で見たりという画像をうまく組み合わせながら，

ダー，そんなレーダーで治療するという風なこと．実いかにもこの身体の中を切り開いている状況でお医者さ際に脳の中に入っていって，レーザーガンを打ちながんが治療できると．針をさして治療するというのは，低ら血腫を除去するということをしています．移動につ侵襲の一番ポイントになってきますから，針を刺して治

いては血管内を通常は移動している．リンパ管も通過療するというもので実はグループがいくつか，私自身がするというのもありますけれども，こんな風な形になっ居ました会社もこの中に入っていますけれども，それか認可が下りないということで，権利を全部欧米に売ってめているという状況にあります．その他も，MRI をう

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特集ら九州大学が中心になりまして，早稲田大学も一緒にやらせていただいて，2007 年の経済産業省の今年のロボッ

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たのですが，知的クラスタという中で，岐阜大学の心臓

ト大賞をいただくことが出来ました．ただしこれも出来

外科の先生と一緒に組みまして，こういうものをやってまいりました ( 図 8)．
具体的にどういう風な形でやっていたんですけど，なかなか認可というレベルにはいっているかというと，患者さんのつもりなんですが，手術ベッ

なくて，厚労省の話もありまして，ダヴィンチというアドの上に乗っておりまして，この心臓の動きというもの

メリカ製のロボットは使えることになったんですけど，その先のロボットは治験がとか認証がとかそういうものは，ここに心臓が，手を今動かしておりますけれども，心臓の動きを動かせる，要するに xyz，それから角度でが大変なものがあって，今は国内的には塩漬けになってすね．要するに 6 自由度に対して工学的にそれを検出でいる状態であります．これからのポイントとして，私どきるように，小さな中に入っていったものが心臓にぺも早稲田大学は，先ほどグローバルな話が出ましたが，そのほかにも知的クラスタということで，岐阜県の方たっとくっついていって，体外からその動きが正確にリ
アルタイムにわかるという形になっています ( 図 9)．
具体で一緒にいろいろなこういうものの研究開発を行ってい

的にどういう形で動くかというと，今これ手で動かしてまして，これは今，心臓のバイパス手術をしているとこ

いるところ，これは心臓の手術で既に使われているスタ

ろです．冠動脈のバイパス手術をしているところの絵な

ビライザーというものなのですが，それにすべて付いてんですけど，こういうものが今は，心臓が拍動している

いて，ここに付いているのが実は内視鏡なんですね．こ状態で治療するというのがこれからどんどん普通になっれが一緒に動きますから内視鏡から見ている画像というてきています．心臓を止めることは，患者さんの負担と意味で患部が止まっているのと同じ状態になってくれま

いう点では非常に大きな負担です．今は，冠動脈バイパ
ス手術は日本中でも大体 50％以上が心臓を動かして行すし，これが一緒に動いてくれれば，これは人間でなくう形になっております．でも，これはやはり，うまいおいた状態で今実験していますけれども，豚の心臓が拍動

医者さんに当たればいいんですけど，そうでないお医者している状態であっても，ここのところは，若干まだ動さんの方が多いわけですから，なかなか大変であるといいておりますが，ほとんど停止した状態で作業が出来る．

うことがある．そういうのを，実はこれがそうなんです

ロボットの動きも同様にするということで，こちらのが，私どもはそういうことを積極的に，ダヴィンチやな

方がその実際のロボットの動きです．動いている状況にんかはこういうことは出来ないんですが，ロボットが心対しても，糸を縫うとか複雑なことも出来るし，3 次元

臓の動きと同期して動いてくれれば，お医者さんにとっの内視鏡の画像を見ながら実際の作業をする．その時にては止まっているものを治療するのと同じことになる

見ている画像はほとんど止まっている状態になるというんですね．それが画像の方についても止まった形で内視ことです．これについても実は簡単に定量的な評価はで

鏡で見ることができれば，それは止まっているものを治きなくて，今までのロボットというのはどちらかという療をしているのと同じことになる．通常の心臓を止めて行う手術でバイパス手術ってのはほとんど 100％うまくと，出来たよね，うまくいったよね，見てくださいといいっているわけですから，そういうものと同等にしてしにこうだ，と定量的に抑えるというのを今ポイントにし

まおうというのが大きなポイントになっています．私どています．その時にですが，例えばこちらのロボットのもの研究室でいうと，これは文科省のプロジェクトだっ方が作るのが大変で，実際のロボットはバーチャルな環

図8

図9て豚なんですけれども，豚のところに，これも大きく開

うのが，ロボットの世界だったんですけど，こういう風

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けをして 3mm の血管を縫うくらいは何とかできる．普及に際しては，もうひと頑張りしないといけない．実はこれは世界中で 600 台以上も使われているダヴィン
チというロボットが出来ないところなんですね．この辺をしっかり押さえる．ロボットについてもロボットを使ってよかったよねということがたぶん言えるだろう．未来的にはもっとロボットにしようということと，
もっとロボットのための制御，そしてミクロの決死圏を実現する．ただし，この技術というのは基本的に従来の制御の技術から特に出ているわけではないんですね．従来の制御の技術をよりプリサイズにして，この

図 10

手術に向いたものにしようというところがポイント．
その次のポイントがここまで行くとたぶん行くんじゃ

境でコンピュータが作ってやる．それを動かすのはお医ないかなと．今のはまだ，ミクロの決死圏までいけな者さんが動かす．それによってお医者さんが動かしやすいですね．出来てもまだまだ大きな物で，人間は目でいか，動かしにくいかってのは，定量的に評価が出来る．

見ながら遠隔操作をしましょうという視点になります．

この辺は，唯一この学会に近いところじゃないかなと私は思っているんですけれども ( 笑 )，そんな風なことがこ

それに対して，今，世界的にも，この分野の研究として，の中で評価する．これについてもいろいろなお医者さん

ころ，早稲田大学が一番進んでいると私どもは勝手にに使っていただいて，うまいと言われている先生もいろ思っているのですが，すぐ後ろに，スタンフォードといろなうまさがあるわけでして，それをどういう風な動かバークレイとかへばりついてきているのがはっきりかし方になっているよね，ということを定量的に図ることによって，それを評価する ( 図 10)．実は，こういうこしているので，もうひと頑張りしないといけないのでとについては評価の手法の一つとしては，NASA が宇宙

すが，脳の物理特性というものを全部モデル化して，開発でいろいろなことをやっているところに，こういう

しかもそれがリアルタイムに術中に再現できるように，手法がずいぶんあるんですね．それを我々も標準として

あるいは，対象が変わった時にそれに対してモディファ

は使いながら，どんどんモディファイしていくという風

イできるようにという風な形で，そういうモデルをしっなやり方で，
共同研究を進めております．実際にこれは，かり作って，それを制御の基本に押えちゃうという風

これも模擬血管になるのですが，5mm の模擬血管に対なことをちゃんと備われば何が出来るかというのがポして，針をかけて縫うという作業ですね．バイパスの吻イントで．例えばロボットが，ガン細胞と正常細胞を合という形になるのですが，こんな風なことが出来ると見分けられるように．その違いが例えば正常な動物かいうのは押えました．これはまたブタの心臓を使いましら取ったもの，正常な細胞の運動というパラメータにて，これが岐阜大学の心臓外科の主任教授なんですが，対して，これだけ近づきますよ．動物というのは人間

この先生と一緒になって，豚の心臓が動いていて，そのも動物として．うまいお医者さんは触った感じでがん横にある血管を取り出してここにくっつけてやると．先細胞を見分けられるんですね．いいガンなのか，悪いほどの体外でやったのに対して，体内で実際の評価をす

ガンなのか．無論その後，生理検査をやるわけですが．

るという風なことをやってきております．

あるいはロボットは何かの動作をしたときに，例えば非常に大きな競争になっておりまして，たぶん今のとすが．要するに，例えば，脳の場合を考えているのでさらに詳細に見ていきます．これがロボットのアー

危険が，特に脳の場合そういうポイントが多かったのムが同期した形で，心臓の動きを検出したものに対しですが，危険で，過剰な力で触られていないのか，とて同期して，今まで同期が十分でなかったが，これだっいうのがポイント．それから術中にこうやったらうまたら止まっているのとほぼ同等に手術が出来ますよと，

くいかないよね，これやったらきっと危ないから，血臨床の先生から言っていただいた状況です．もっと一液が，血管が膨らんでいるところが破裂するよねとい

般の方が手術するんだったらもう少し，精度が上がっうのも，事前に術中にシミュレーションして，こうやってくれないと困りますよと言われております．見ていたら破裂しちゃうから，こうやらないでこういう風にる感じは，実際に先生が見ている時の状況で，これ内やり直そうとかですね．つまり，術中のシミュレーショ

視鏡がくっついていますので，止まって見える．このンも出来るようになる．こういうことが出来て初めて心臓の動きに対して，このくらいであれば，この針掛本物なんだということで，我々はそれに対して，まず

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図 11

図 12

肝臓からスタートしました ( 図 11)．実は肝臓というの中に入っていくことに対して，摩擦が起こったり，あるは，今，昔は肝臓がんがありますと，こうぶちぶちといは，ヤング率というばね定数に相当するもの，あるい切ってその部分を取ってしまうのが普通でしたが，最はダンピング定数，どんどん変わっていくんですね．そ近はこの，どんどん低侵襲というのが進んできたので，れは硬いガンだったり，やわらかいガンだったりでも変この肝臓のガンに対して針を刺して，高周波をかけた

わりますし，組織そのものも違いますし，中の血液のあり，マイクロ波を掛けたりして，焼いてしまうんですね．

り方でも変わってくる．そいうものに対して従来は，医あるいは，エタノールを注入して細胞を殺してしまう師の経験，カンで対処していた．これを何とかすることという状況を作ります．これも人間が手でやる時にはが重要だということで，これも肝臓のデータをいろいろ

ほとんど，そうなってきているんですが，そういう時に，やってみますと，これはデータとして出しているのは，針先端でガンを除去して，基本的に治療するというこ

健康な若い豚の肝臓で出しているのですが，それに対とになりますが，これは今，肝臓で進められているのですが，肺とか乳がんもだんだんそういう方向に来てして，粘性の特性，弾性の特性，こういうものを押えていくと ( 図 12)，青い線と赤い線で書いたのですが，6 次いる．特に乳がんの場合，温存というのが昔に比べての運動方程式で記述できるのがこの線なんですね．この圧倒的に多くなってきているので，そういうポイント

ぶちぶちぶちっといっぱいデータを押えてあるのが，実が重要になってくるんですね．

は健康で若い豚の肝臓のデータです．こういう形で一個そうすると，針を入れる，ピンポイントで，非常に初一個のパラメータをある装置をいろいろ使いながら，こ期のガン，小さいガンに対して，ピンポイントに位置決の装置に関しても我々なかなかいいのがなくて困っていめをしなければならない．刺していくことによって位置たところ，食品会社で非常に使いこなしている，こういがずれてしまう．あるいは，刺していくときに，肝臓のう計測装置があり，我々も使い始めました．舌触りとか場合，特にその傾向が強いのですが，中にガンがあると歯ごたえを食品会社はしっかり押えなければいけないっ

きには，周辺のガンも肝硬変に非常になっている状態で，てことで，こういうものを使って，我々は肝臓の硬さ

非常に硬かったり，患者さんによっても違ってきます．

を測りたいのですが，彼らは食品にするものということ

ちゃんとさしていかなければいけないというのがポイで使っていました．豚の健康な肝臓で，このパラメータ

ントになってきます．基本的に術前から，術中へずっと入っていくといいんですが，例えば，解剖学的な CT と一個一個をちゃんと押えられる．人間も，健康な人と肝か MRI の画像をみて，大体このお医者さんの頭の中なんですけど，モデルを作って，それに針を刺したら，これはそれで，術中にパラメータを同定していきます．これは従来 80 年代に特に，制御の分野で流行った手法を，うなるよねっていうことでやっていて，針を刺してこれ

今コンピュータパワーが上がっているのでもう一回使うだけの電気を加えたら，焼けちゃうよね，ちゃんと焼けことができるということで，それをやると合うというこ

るよね，
ここはウェルダンになったよねと，
これをロボッとが分かりました．

ガンになっている人ではずいぶん確かに違うわけで，そトとのプロセスの中でやっていこうと，今，やっており豚の健康な肝臓から，レオメータを使うことで，粘性ます．ポイントは，ここに書いてあるのが実はそうなんとか，非線形の特性，針を刺していく時に針のできばえですけど，針を刺していくことで，これは肝臓の場合でと実際の肝臓の間での摩擦係数，それから表面を入ってすが，肝臓のところに針が入っていくと，ここで，針がいく力，それから対象物の変形が一個一個のパラメータ

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JVRSJ Vol.14 No.4 December, 2009

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197を，豚の肝臓を使うことによって得られるという形になりました．実際にこんな風に入っていくわけですが，これは超音波で実験の風景で見ているのですが，これは針を刺している状況です．今，変わったところに気付くと思いますが，何段にもズブン，ズブン，ズブンとスティックスリップという状況があるのですが，こういう状況を起こします．実はスティックスリップって本当によく解決されていなくて，いまだにスティックスリップで学位論文を出される方たくさんおられるので，まだまだやる
ことがあるんだなと最近すごく思っております．これ今入っていきますと，プチン，プチンと変な動きをする，( 今戻りましたが，) こういう風な状況が起こってくると，

図 13

肝臓をピンポイントでせっかく MRI や CT で正確に位置が分かったものに対して，差し込みながら変形を見込

パラメータがいろいろ変わることをちゃんと，どれだけんで壊していく．これがスティックスリップでぶちんぶ

押えてやるかというのがポイントになる．それを今押えちんとなってる状況をここに示しているんですが，こんている最中でございまして，これも数値解析で，今までなものも含めて全部データで示せるようになって来ました．まぁだいたい 2 次元でやっていけば，3 次元にはそもこういう解析ずいぶんやられているのでそれを使いなのまま使えるよね，と我々やってたんですが，ちょっとずいぶん違ってきたということで，これの 3 次元の数値

パラメータを押さえ込んでいくということを今やっておがら，実際に生きている豚の取り出した肝臓でやって，解析の手法がずいぶん出来ていて，この分野，大阪大学

ります．実際にやっていくだけでなく，こちらは実験室で ( 図 13)，生の取れたての豚の肝臓なんですけど，温度の先生方，非常にいろいろやっておられまして，いろい

計を刺しながら，全体の温度分布は本当にどうなってい

ろ教えていただきながら一緒にやっているんですけれど

るのかということと合わせ込みながら今も押えているとも，3 次元でやると，こういう風な形になるから，2 次
元だったらこうなるよね，っていう風なことも，かないう状況で，これもかなりきれいに合うようになってきました．昨日は実は IEEE のバイオの関係の学会がアメりはっきり出来るようになってきた．機械工学の分野でリカでやってきまして，うちの学生さんみんな行ってた

我々やっていることになります．

んですが，昨日帰って来まして，この辺もうまく発表でもう一つ針を刺していった時のポイントで，実は今きたと言っていました．これに対して，こういう物理的の変形や何かについては，ちょっとご経験がある先生にとっては割りと易しいんだそうです．今，そういう先生

な特性をさらにビジョンと組み合わせて，例えばオープ
ン環境の MRI だとか，超音波だとか，あるいは術前の方でも難しいのは，どれだけのラジオ波なり，マイクロCT というものを合わせこみながら如何にやっていくの

波なりをどういうタイミングでどれだけの量を照射してかが一つポイントで，ただ，この辺はロボットとしては

おけば，ちゃんと肝臓のガンだけがウェルダンになってかなりこれまでやってきている．物理的な特性をしっかくれるのかというのが非常に大きなポイントで，熱の問り押さえるのがポイントです．もう一つは基本的に，健題がもう一つ大きな問題です．実はこれがそうなんです

康な若い豚の一個一個のデータであり，例えば，脳も肝が，横軸に温度をとって，熱伝導というデータを与えて臓もそうです．それに対して，実際に刺したときには患います．これが，肝臓がレアな状態，これがウェルダン

者によって全部違う．これも最近大体出てきたのですが，な状態になるんですが，その状態に対応した形で，人間

実際に，最初に作ったモデルに対して，パラメータ同定の熱の伝導そのものの伝導係数が変わってくる．比熱もを繰り返し，どんどん術中にやっていく．針を刺したこ

変わっていってしまう．それをじゃあどうすればいいのとによって，実際，刺したらこれくらい変形するよねっ

かということを，実際にちゃんとできるのはこうだから，

ていうものに対して，実際にはそれだけ変形しなかっ

このときはこうすればいい．このときも熱拡散というこた，あるいはもっと余計に変形したということでデータとで，血液が流れ出ている範囲で，入ってくる場合，出を繰り返しやっていく．制御の分野では，カルマンフィて行く場合で全然変わってきます．こういうものもパラ

ルターというのは昔からすごくたくさんやられている．

メータとして押えてやる．ということでこういうのは割と簡単な式，先ほどの肝臓のダイナミクスは 6 次だったでもカルマンフィルターは役に立たないよねっていうですが，熱の輸送方程式はそんなに複雑では実はない．

ピュータのパワーがものすごく上がったことによって，のが，大体我々の分野では言われてたんですが，今コン

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日本バーチャルリアリティ学会誌第 14 巻 4 号 2009 年 12 月

特集

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それをいろんな方法で振ることがリアルタイムに出来るようになっている．これでやるとかなりいい形で合ってくるというのが見えてきました．ただし，お医者さんが必ず付いていることを前提に，オートノマスな手術をこの中でやっていくということではない．術者の支援をするということになりますが，臓器の硬さはこれで合うし，摩擦係数が少し違ったねとか，油で刀の切れ味なんてよく言いますが，血のりが付くとどんどん変わってくる．
そういう問題についてもやっていくことによって，手術の計算をやっていくというようなことはやりました．肝臓で大体見えてきたので，実は肝臓，脳が一番簡単で，

図 14

我々は脳から始めたんですね，組織としては割りと単純＊口絵にカラー版掲載

な組織ですから．それに対して肝臓は症状によって違うパラメータなんだけど，それさえ克服すれば，肝臓はわ

ねばしたガンもあるし，腺ガンとかいろいろなガンがりとモノトーンな構造．それで，そのほかにも，実は脳あるわけですね．それに対して，このパラメータをしっというものでどのくらいなのって事に対して，脳は大体一個一個の特性については，機械工学的には 3 次元の三かりおさえていかなきゃいけない．ただ，これも明日，

要素のモデルで大体合わせこんでいけば，こちらの方がでは女子医大と一緒になって動いておりまして，人間のその数値解析モデルであり，ここに入ってくるのは実際乳がんと極めて近いガンを持っているのが猫なんだそ

健康で若い豚の脳ですけれども，これで押さえ込むことうですね．今，猫の乳がんをいろいろ使わせていただきが出来る．それに対して，式としても，そんなに難しい
式でなくて，材料力学で，大学 2 年生でやるくらいの内ながらやるのを始めました．それまではホルスタインと容で押さえ込むことが出来る．そのパラメータをどうすないかって，やったんですが，実はあれは搾乳に向いるかって部分だけが非常に問題である．同様に，その次ているように，中に空洞があり，そこに全部お乳がたに難しいのが，肺であって，肺がんというのはこれからまる状態になっていて，人間と全然形が違うんですね．

の大きな仕事になるのですが，肺というのは，肺実質のそんなことで今，ふうふう言いながらやっております．

他に，器官があり，血管があり，神経がありと，その中これが実は豚でみんな最初はやっているものですから，も，器官の問題が非常に難しくて，非常にへんてこりん
な形をしているんですね．血管のようにまん丸の筒では豚の乳房で仮想的なガンを入れて，これがそうなんですが ( 図 14)，そこに針を刺していったときに，それがどない．そういうものに対しても同定で一応パラメータをういう形でデータが出るのか．数値解析と，実際のパ決めて，同定してやればよい．

ラメータ同定とで合わせこんでやっていくということご覧いただく方はご覧いただきます，我々のキャンパスいう言葉もあるくらいなんで，牛とかヤギがいいんじゃ

もう一つ大変なのは乳がんなんですね．世界中で一番をやっています．数値解析にもいろいろなやり方があ嘱望されているのは乳がんの治療で，しかも低侵襲でるので，どうやったらうまく合うのかなという風なこ行いたいと．ところが組織として，脳とか肝臓に対して，とをやっていて，豚の乳房に対して，喉の切り方やな

肺が難しいと言いましたが，一番難しいのは実は乳がんかもなかなか大変で．こういうのは今までの割と我々んなんですね．乳房というのは基本的に下にろっ骨がの分野で原子力のプラントとかで使われていたものなあり，その上にも組織があり，その組織が，人間によっのですが，乳房というのは想定されていない対象だとてすごく違う．もっというと欧米人とアジア人ではま思うので，その辺がなかなか難しい状況で，変形はどず全然組織が違う．そういうものに対して，パラメータ

ういった形でなるのかということを押さえていく．

をどう設定すればよいか．私どもの研究室で，乳がんの触診ロボットを 35 年前にやっているんですね．それがそのほかは，少子化の話しでは，我々は国立成育医療センターと一緒にやらせていただいているんですが，ようやく少し，我々の研究に使えるようになってきたと胎児の状態のところで治療するということも非常に重いうことで．これを押し込みながら，あるもので抑えな要なことになっておりまして，成人の組織の性質と違っがら，針を刺していく．こう押し込んで，ガンがある状てくる．それに対して，パラメータをどう定めるのか．

態に追い込んでいって，そこでいい位置が決まったら，元の試験が同じでも，パラメータが全然違ってくるこ

針を刺して，乳がんを焼ききると．ただ，乳がんもいろとになります．

いろなガンがあって，こりこりしたものもあれば，ねば

まとめてみると，臓器力学モデルということをしっか

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り押さえて，それをちゃんと制御に押さえ込めれば，出要もないというものをこれからしっかりおさえていかな

来るし，それをどんどんどんどん小さくしていく．基
本的には我々は，実は薬でやっておられる方もこの分野ければならないと思っております．
すみません．ちょっと 5 分余計にしゃべったようでではたくさんありまして，薬とロボットとの競合状態

す．どうもご清聴ありがとうございました．最後駆け足になっている．( この辺はこれからのスライドは飛ばしていきますが )，こういうのは今，国の中でもいろいろになって申しわけありません．

なプロジェクトが走っている．( スライド ) これ横軸に2002 年から 2009 年までとったものなんですが，これか

質問者：私も初めて聞いた話しも多かったですが，いらどんどんこういうものを，如何にこういう展開を押えループを分けてやっているのですか？

ろいろなお医者さんと組むというと，相手ごとに全部グていくかというものを，経産省も動いていて，我々もその中に位置づけをしていただきながら，進めているとい

藤江：はい．今，私どもはいろいろなグループにいます．

うことになります．

私自身は 20 年前にこの分野を始めたんですが，その時

あとは，こういう分野ですと，機械工学も非常に重要

は，前の東京女子医大の学長，高倉先生がこういうのやです．私も，機械学会でそういう分科会を作って動き始

ろうよとおっしゃって，私もやりたいなと思い，高倉先めているのですが，そのほか医学との連携というのも大生のご専門である脳神経外科という形で始めました．そ事で，その中で，こういうロボットを作った，お年寄りの次は心臓外科ということで，これは東京大学の先生とを支援するロボットも，手術するロボットも，いずれも，最初は始めたんですけれども，今ロボット外科学会とい人間が作るもので，パーフェクトなものは出来ないわけ

うのが出来たのは，あれは金沢大学の心臓外科の先生がだから，それに対して，こうすればここまでやっている

始めているものですが，岐阜大学とのグループとも連携

んだよということを，学会レベルで提言できるようなこして今やっておりまして，そことかなり心臓に関してはとを，
このなかでしていこうということで動いています．

やっております．消化器は九州大学とやっております．

このほか学会も，日本ロボット外科学会というのが昨年

それから整形外科は大阪大学，神戸大学のグループと出来まして，私も顔を出していますけれども，こういう一緒にやっています．あとは，胎児，小児外科について中で，医学と工学がお互い上か下かでなくてやっていこは九州大学及び，国立生育センターという風な形でやらうと．それから国の中でも，スーパー特区というようなせていただいております．それから，リハビリについてことが動き始めていますし，実は去年が非常に大きなポは，所沢の国立リハビリテーションセンターがかなり中イントで，混合診療というのができるようになりました．

心で，横浜市総合リハビリテーションセンターの方から保険が効くものと効かないものというのが，ちゃんと区もご指導いただいております．

分けが出来るようになりました．それから，高度先進医療というのに対して，高度医療評価制度というのが出来

司会：バーチャルリアリティと関係ないということでおて，これによって，提案することで長い治験という時間

話いただきましたが，そんなこともなさそうな気がして，を，ある意味では少しスキップできるようになりました．
それから，アメリカでいう FDA に相当する，そういうそれから，お医者さん，医学と工学がくっついたこうい

評価できるようなところもできたし，さっき言いました

ティもたぶん同じ意味で，役に立つ領域があるんじゃな

スーパー特区というようなものも出来ました．こういういかと思いました．

うものはあまりなかなか見られない．バーチャルリアリ

ものをやるには実は，これから一番大きなポイントは，
こういうところでガンガンできる若者を育てなければい
けない．我々はグローバル COE の中で育てている．こ【略歴】
藤江正克（FUJIE Masakatsu）
1971 年早稲田大学大学院修士課程修了．日立製作所機

ういうロボットに対して，ロボットと人間との関係をどうするのか，それは工学だけではなくて，人文科学，社

械研究所にてロボットの研究開発に従事．同社主管研究長を経て 2001 年より早稲田大学理工学部機械工学科

会科学とも連携しながらやっていかなければならない．
そういう学生さんをしっかり育てていきたいと．今回の教授，現在，早稲田大学理工学術院教授．日本機械学会( フェロー・評議員 )，日本ロボット学会 ( 正会員 )，IEEE

大会長の橋本先生にも頑張っていただきたいながら，今
そういう形を早稲田のカリキュラムにも組み込んでいこ等の会員．科学技術庁長官賞・日本ロボット学会実用化
技術賞・日本機械学会技術賞・日経 BP 技術賞・今年のうということで動いていまして，基本的には，こんな風

ロボット大賞審査委員特別賞，IEEE Harashima Award，
博士 ( 工学 )．

な街の絵が出ているんですけど，このような街の中で，ロボットがあっても当たり前，特に立ち止まってみる必17