【下条 誠（しもじょう・まこと）＠電気通信大学 電気通信学部 知能機械工学科 教授】

　研究：触覚センサ、触覚ディスプレイ、メカトロニクス，歯車計測
　著書：人工現実感の展開 (3．2節), コロナ社, pp.87-98 (1994)
　　　　Intelligent Sensors Handbook of Sensors and Actuators 3, Elsevier Press, p.165-176 (1996)など
　　　　＊参考になる書籍として
　　　　　　　　『先端技術が拓く医工学の未来』アドスリー

　ホームページ：http://www.rm.mce.uec.ac.jp/index.html

○今週からは、触覚ならびに神経インターフェースの研究をしていらっしゃる下条先生のお話をお送りします。触覚は身近な感覚ですが知らないことも多い感覚ではないでしょうか。また、神経接続インタフェースの話は、多くの読者が関心を持っているところだと思います。（編集部）

■ええ。こちらこそ。じゃあ、どうしましょう。

[01: 神経接続インターフェース]

下条誠 教授

○まずはやはり、ロボットハンドの話から。
　先生方は神経接続のインターフェースをやっていらっしゃいますよね。ロボットハンドからの触覚情報を、人間の触覚神経に刺した電極経由で提示するシステムの研究開発をやってらっしゃると伺ってますが……。

■はい。本郷キャンパスにある触覚センサーを装着したロボットハンドを、ネットワーク経由で駒場キャンパスから操作して、ロボットハンドのセンサーの感覚を被験者にフィードバックするというシステムを開発して実験しました。
　電通大の学生君や、満渕邦彦先生と鈴木隆文助手、触神経に針を入れて数１０年の國本雅也先生、石川正俊先生とポスドクの並木明夫さんおよびその学生さんたちとやってます。

○またずいぶん多いですね。

■関係者が多いのは、このようなシステムを実現するためには多くの専門的知識をもった方が必要だったからです。今回は、ロボット、ネットワーク、神経系関連の研究者と、各種設備がないと出来なかったでしょうし。

○石川先生というと、東大の工学部の？　センサフュージョンの先生ですよね。ビジョンチップとハンドの研究をやってらっしゃる……。
（http://www.k2.t.u-tokyo.ac.jp/index-j.html）

■そうです、そうです。

○石川先生には一度、別件で話を伺ったことがあります。石川先生はパワフルで、またなんかすごいおもしろい先生ですよね（笑）。

■そうです（笑）。
　どういう繋がりかと言いますと、石川先生と私というのは、実はつくばの国立研究所で１０年ぐらい一緒に研究をやっていたんです。触覚ですけどね。石川先生も、実は触覚センサの研究を行っていました。触覚センサの並列処理用ＬＳＩというのを作ったんです。実はそれをビジョンに発展させたのが、いまのビジョンチップなんですね。視覚と触覚は、情報処理という目で見ると、2次元情報であり局所的なレベルでは変わらないから、応用したということです。

○ああ、そうなんですか。なるほどねー。

■ええ。さて、本テーマは主に「未来開拓」という研究プロジェクトでやっていたんです。
（参考：http://www.jsps.go.jp/j-rftf/main.htm）。
　医用生体工学の分野では生体の神経系と外部機器を接続して、直接情報のやりとりを行うという研究が今注目を浴びていて、いろいろとやられております。外部の機器を制御したり、外部センサからの情報を生体の神経系に入力するといったものです。
　例えば、サルの大脳のところに電極を刺してロボットアームを制御するという研究は行われているんですね｢Nature｣にもでてましたけれども。

○ええ。デューク大学でしたっけ？ （参考：http://www.hotwired.co.jp/news/news/technology/story/20020314302.html）

■サルの大脳皮質に百本程度の電極を挿入し、手の動作を行った時の運動パターンをニューラルネットで学習させたのですね。その後サルが手を動かすとその動きにあわせて、ロボットアームが動くというものですね。
　あと、実用化されているものとして有名なのは、内耳に電極を刺して人工内耳というのもありますよね。これは複数チャネルの電極を作ったワイヤー型電極を、人間の蝸牛に挿入し聴覚神経と接続させたものですね。そしてマイクロホンからの音情報を信号処理して、聴覚神経へと伝達させるものです。
　それから、視覚代行機器として、光をカメラ等で検出してその情報を、人間の眼球のところにある視神経に伝送する人工網膜というのがあります。まあ、そういう形で色々研究は行われているんです。

○はい。

[02: 神経接続触覚インターフェース]

科学技術ソフトウェア データベース

○触覚インターフェースについて、教えてください。

■触覚に関しても、人間の皮膚に代わるセンサから、人間の触覚神経を通じて感覚を伝えてやろうというのがもともとの発想です。
　これまでにオチョアなどが触神経に電極を挿入して、電気刺激を加えて人工触感覚を発生させる実験はありました。これは、発生する触感覚と感覚受容器のと関係を調べた研究ですね。人間の皮膚に代わるセンサをハンドに取付け、触覚神経と接続しさせる、感覚代行型の研究は、我々の実験が世界で初めてかと思います。これは、何のためにかというと、義手なんですね。

○義手。

■はい。義手に本当にものが感じられるような皮膚感覚センサをつけて、神経に直接つないで、義手の感覚を人間に伝えるのが最終目的です。
　だけども今回は、触覚センサを付けたロボットハンドがあって、人間の触神経に針電極を刺し、神経を電気刺激することで、触ったことがわかるというようなシステムですね。

○ええ。

■実験システムは駒場キャンパスと本郷キャンパスに分かれていまして。

○どうしてですか。

■義手への応用ならば離れている必要はないのですが、今回結果的に2つの実験サイトに分かれてしまったというのが真相です。これは、針電極実験が可能な実験室と、ロボットハンドがある実験室とが、それぞれ離れていて、互いに持ち込み実験を行うのも、ノイズの影響などもあり大変なこと等が理由です。離れたために、いろいろ大変なことがありましたが、結果的にネットワークを介して、遠隔で触感覚ができたというのも、また新たな挑戦的試みとして評価されるというメリットもありましたが。

○なるほど。

■駒場キャンパスは神経インターフェースの満渕先生の実験室ですね。ロボットハンドがある本郷キャンパスは、石川先生のところです。その間をネットワークで結びます。被験者は「サイバーグローブ」といって手の動きを測るグローブをはめていて、そのグローブの動作で、本郷のロボットハンドを制御しています。

○なるほど。

■ロボットハンドの先には触覚センサが付いています。物をつかんだときの接触情報というものをとらまえて、ネットワークで被験者側に送ってやる。被験者は触覚神経にタングステンの針を刺している。そこのところにパルス頻度で信号を与えてやる。
　それで、被験者が感じている感覚も計測しなくちゃいけないので、この人はペダルを踏んでいるんですね。ペダルを踏んで自分の感覚を申告する形になっています。

○なるほど。
　右手で義手を動かして、左手で受け取るというかたちだったんですか。同じ手でやってるわけじゃないんですね？

■ええ。本当は、同じ手でやりたかったんですけれどもね。なんで同じ手でできないかというと、手を動かすと筋肉も動きますね。筋肉を動かすと、先端部分は10マイクロメートルくらいの非常に細い針を刺しているものだから、その針の先っぽがずれちゃうんですね。

○あー、そうか。

■マイクロスティミュレーション法という手法なんですけどね。正中神経系に挿入するんですが、神経の束、神経束が１ミリぐらいの太さなんですね。そこに5,000〜6,000本ぐらいの触覚神経が入っているんです。

○そこへブスッと刺してるわけですね。

■ええ。ですから、ちょっとでも動いちゃうとその神経からずれてしまう。だから左手は静粛にして、右手でオペレーションをやる。そういうふうなものですね。

○ははあ。なるほど。

■満渕先生が研究開発されている神経再生電極を使うと、この問題はクリアするんですけれども、今のところ実験では針を刺してやる段階ですね。

○このときはロボットハンドの動作は目でも確認を？　一応、モニターでも確認はしていたんですか？

■そうなんです。インターネットを用いた画像情報の伝達ということでネットミーティングというのを立ち上げました。カメラを両方の実験サイトに置いています。ロボット側実験サイトのカメラはハンドを写していますので、神経インターフェース側にいる被験者は、ハンドを視覚で確認ができるようになっています。

○応答性は？

■意外とサクサク動くんです。ネットワークで１０キロも離れていても、ほぼリアルタイムに動くんです。平均遅延時間は往復で１０ｍｓです。

○指の動きをトリガーにして、ガーッと動くとか、そういうタイプじゃないんですね。

■はい、そうじゃないです。

○リアルタイムに動くんですね。

■そうなんですね。ちゃんと指の動きに応じて動くというやつですね。 　ロボット側は4本指ハンドで、１４自由度があります。1本の指では、指先の1自由度と根元の曲げと開き　--指と指の間を開かせる方向--の２自由度あります。よって4本指だと、３ｘ４で１２自由度、掌と手首に１自由度づつで合計14自由度となります。サイバーグローブで計測した手の形に合わせて、同じ様な動作をロボットハンドがサクサクと動きますね。ネットワークを介すると、どうかなと思っていたのですが、予想以上に上手く動きました。

○次号へ続く…。

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◇『全図解東京開発計画 この地図でビジネスチャンスが見つかる』（２１世紀都市研究会／ダイヤモンド社）
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◇『続 環境と健康　誤解・常識・非常識』（安井 至／丸善）
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◇『進化をつづける新ロボット大図鑑　きみにもできるロボット研究』（ＰＨＰ研究所）
http://www.bk1.co.jp/cgi-bin/srch/srch_detail.cgi?aid=p-moriyama0044&bibid=02280576
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◇裳華房 自然科学系の雑誌一覧−最新号の特集等タイトルとリンク−
http://www.shokabo.co.jp/magazine/

■イベント：
◇裳華房　2002年 学会主催一般講演会・公開シンポジウムなど
http://www.shokabo.co.jp/keyword/2002_openlecture.html

◇裳華房　研究所等の一般公開
http://www.shokabo.co.jp/keyword/2002_openday.html

■ U R L ：
◇朝日　末梢血幹細胞移植のドナーが白血病で死亡　学会が調査
http://www.asahi.com/science/news/K2003021000736.html

◇朝日　ヒトに続け！　次々にゲノム解読計画
http://www.asahi.com/science/today/030210a.html

◇朝日　食品の「履歴書」採用進む パック番号入力、生産者情報
http://www.asahi.com/life/food/030209a.html

◇朝日　日本の科学専門誌を守れ
http://www.asahi.com/science/column/chokugen/030205a.html

◇朝日　日本の宇宙開発に暗雲　スペースシャトル事故の余波・揺らぐ国際宇宙ステーション計画
http://www.asahi.com/science/today/030205a.html

◇朝日 「地上の星」消える　池袋のプラネタリウム、６月閉館へ
http://www.asahi.com/science/news/K2003020502337.html

◇東京新聞・地球未来図　未来の人類 環境、人口問題が課題
http://www.tokyo-np.co.jp/00/sci/20030204/ftu_____sci_____000.shtml

◇東京新聞・地球未来図　エネルギー問題 なかなか減らない石油の寿命
http://www.tokyo-np.co.jp/00/sci/20030128/ftu_____sci_____001.shtml

◇東京新聞・地球未来図　食糧問題 危機回避へ増産順調
http://www.tokyo-np.co.jp/00/sci/20030121/ftu_____sci_____000.shtml

◇毎日　東大生と東工大生が手作り衛星　露ロケットで6月打ち上げ
http://www.mainichi.co.jp/digital/computing/archive/200302/10/3.html

◇毎日　地上デジタル放送のコピーガード　当面は「B-CAS方式」
http://www.mainichi.co.jp/digital/network/archive/200302/06/8.html

◇毎日　アルツハイマーの初期現象をMRMで早期検出、初期診断へ道
http://www.mainichi.co.jp/digital/solution/archive/200302/06/3.html

◇毎日　ICタグの商品情報、規格統一の研究会発足　経産省
http://www.mainichi.co.jp/digital/solution/archive/200302/06/4.htm

◇毎日　電子カルテシステムを報道公開　愛媛・十全総合病院
http://www.mainichi.co.jp/digital/solution/archive/200302/06/5.html

◇毎日 地理情報システム開発で提携　ゼンリンとNTTネオメイト
http://www.mainichi.co.jp/digital/solution/archive/200302/05/2.html

◇毎日 「電子政府はミッションが欠けている」　経済産業研でシンポ
http://www.mainichi.co.jp/digital/solution/archive/200302/05/1.html

◇ZAKZAK　「イーびっくり」…岡山市で実験スタート　ネットで証明書申請・交付
http://www.zakzak.co.jp/top/top0206_3_16.html

◇HotWIRED　宇宙空間へ物資や人を運ぶ「宇宙エレベーター」、実現は15年後？
http://www.hotwired.co.jp/news/news/20030210302.html

◇HotWIRED　燃料電池自動車の早期普及を目指すブッシュ大統領
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◇HotWIRED　英ヴァージンのプリペイド専門携帯、 米国でも好調
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◇HotWIRED　宇宙ステーション計画はロシアの肩に
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◇HotWIRED　天然痘治療研究で大規模グリッド・プロジェクト
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◇HotWIRED　治りにくい傷に効く高性能ガーゼ
http://www.hotwired.co.jp/news/news/20030204306.html

◇ZDNet　コンピュータを着る時代を作り出す
http://www.zdnet.co.jp/mobile/0302/07/n_page.html

◇ZDNet ロボットはホームサーバになる？　三菱重工が「wakamaru」を披露
http://www.zdnet.co.jp/broadband/0302/04/lp19.html

◇ZDNet ３点倒立するロボットも登場――「ROBO-ONE」第3回大会
http://www.zdnet.co.jp/news/0302/03/nj00_roboone.html

◇ZDNet　日立、電子自治体向けソリューションを拡充
http://www.zdnet.co.jp/enterprise/0302/03/epn07.htm

◇BizTech　解説：シャトル事故、日本独自の有人宇宙船開発を
http://biztech.nikkeibp.co.jp/wcs/leaf/CID/onair/biztech/mech/230228

◇BizTech　米国で遺伝子組換え実験のブタが市場に渡った疑い
http://biztech.nikkeibp.co.jp/wcs/j/medi/230207i

◇BizTech　無線タグの本格普及へ船出、経産省が研究会を設立
http://biztech.nikkeibp.co.jp/wcs/j/elec/230173

◇BizTech　ハンコを押す要領で投票できる電子投票向け2次元コード・スキャナ
http://biztech.nikkeibp.co.jp/wcs/j/elec/230172

◇Biztech JAPAN NANO：分子モーター・自己組織化などでビジネスの種
http://biztech.nikkeibp.co.jp/wcs/j/mech/229705

◇japan.internet.com 携帯電話利用者の立場から見た e-Japan
http://japan.internet.com/public/technology/20030205/1.html

◇Internet Watch　ITの閉塞感を打ち破るのは「無線ICタグ」
http://internet.watch.impress.co.jp/www/article/2003/0204/nikkei.htm

◇MYCOM PC WEB　車同士で画像をやりとり、交通情報を共有する「写々間通信システム」
http://pcweb.mycom.co.jp/news/2003/02/03/12.html

◇gooリサーチ結果 (No.47) 自動車のIT化に関する調査 〜自動車の中でのインターネット利用率6割、テレマティクス利用者の7割はネットへの接続スピードに不満〜
http://research.goo.ne.jp/Result/0301cl22/01.html

◇富士総合研究所　次世代型IT基盤グリッド技術最前線
http://www.fuji-ric.co.jp/shuppan/meme/200302/grid.html

◇週刊医学界新聞・再生医学・医療のフロントライン ES細胞
http://www.igaku-shoin.co.jp/nwsppr/n2003dir/n2521dir/n2521_04.htm

◇PC Watch　森山和道の「ヒトと機械の境界面」第二回 　空気ペン? 紙リモコン?　技術と知恵が必要な「日用品コンピューティング」への道
http://pc.watch.impress.co.jp/docs/2003/0207/kyokai02.htm

◇PC Watch　森山和道の「ヒトと機械の境界面」【特別編】 　2足歩行ロボット競技大会「第3回ROBO-ONE」観戦記
http://pc.watch.impress.co.jp/docs/2003/0210/kyokai03.htm

◇科学技術者のための総合リソースガイド・NetScience
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