Frozen 、 Iron Man 、およびStar Warsの補綴物を見たことがあると思います。これは、手足のない子供の自信を高めるためのものです。 これで、ルーク・スカイウォーカーの腕で最初の男に会うことさえできます。 今日の増え続ける技術により、これらのかつて架空のデバイスのいくつかは、現実の世界に向かっています。
この春、DARPAのHaptixプログラムは、最新の人工装具プロトタイプの1つでメディアにヒットしました。 国防総省の研究室のこのデバイスは、人工装具技術に新しい機能、つまり触覚という機能を追加します。 ケースウェスタンリザーブ大学の機能的ニューラルインターフェイスラボの研究者であるジャスティンタイラーは、声明の中で、「感覚がなければ、どんなに良い手であっても、人間レベルで演奏することはできません」と述べました。 この考え方は、現在の義肢技術研究の目標と一致しています。生物学的に触発され、人間の四肢の解剖学的および機能的特徴を模倣できるデバイスを設計することです。 人間レベルで実行する唯一の方法は、人間の形を複製することです。
個々の指のように動く指の関節や、人間の筋肉のように動く生体材料のような人工装具技術の最近の進歩は、並外れたものでした。 しかし、2007年に国際義肢装具学会が発表した補綴物の使用に関する最後の包括的なレビューは、デバイスの放棄率（デバイスを取得した後にデバイスの使用を中止する人）が過去25年間でも減少していないことを示しました補綴技術のこれらの大きな利益で。 これまでのところ、放棄率は、体動力式および電気式人工装具のそれぞれ35パーセントと45パーセントです。 人間の形と機能をより高い精度で模倣するテクノロジーの追求は、補綴物の採用の重要な要素、つまり使いやすさを損なう可能性があることがわかりました。
驚くべきことではありませんが、人工装具を動かして生体の手のように正確に感じることができる技術は、装具の複雑さを増します。 たとえば、典型的なハイテク機器は、腕の残留筋肉の活性化または他の外部制御機能によって制御されます。 したがって、個々の指の独立した制御のような機能を追加するには、ユーザーからの重要な焦点または注意が必要になる場合があります。 実用的な観点から、これは日常の使用に不便なレベルを追加します。 たとえば、下のビデオでは、ユーザーは義足をうまく使用できるように見えますが、デバイスは自分の足で制御されることに注意してください。 このため、デバイスは静止している場合にのみ使用できます。
さらに、手を適切に使用するには、人がさまざまなデバイス制御について学ぶ必要があります。 このタイプのデバイスを複雑な方法で操作するために必要な先見の明は、ユーザーにとって非常に負担が大きく、広範なトレーニングが必要になる場合があります。 この高い認知負荷は、生物学的手を使用するのがどれほど楽であるか、または敏性の低い人工装具を使用する場合はより初歩的なものに比べて、気が散って疲れる場合があります。 これは、補綴専門医のオフィスに来る患者の大部分が高齢者であり、デバイスの複雑化に苦労する可能性が高いという事実によってさらに誇張されています。
理論的には、完全な生物学的能力を備えた人工装具の設計は夢の実現であり、今後のSFスリラーで期待される成果です。 いっそのこと、それは歴史に残るエンジニアリングの偉業でしょう。 しかし、この分野の研究者として、私たちは頻繁に、ユーザビリティの可能性を見落としていると信じています。 技術の進歩に関係なく、この進歩がユーザーにとって好ましいデバイスを設計するための一歩でもあるかどうかを検討することが重要です。 「人間レベルで」実行することが最終的な目標であると想定しています。 しかし、これはユーザーの観点から常に当てはまるとは限りません。特に「人間レベル」のパフォーマンスを可能にするテクノロジーを習得すると、他のことに集中できなくなる場合です。 この二分法は、テクノロジーが改善されても、人工装具放棄率が低下しない理由を説明するかもしれません。
テクノロジー自体は、潜在的なユーザーの欲求とニーズを伝えることはできません。 おそらく最終的には、ユーザーが必要とするのは、実際の人間の手足と同じ程度ではないにしても、ユーザーを機能させる信頼できるデバイスだけです。 補綴物を入手するだけでは難しい場合があります。 人工装具、特に高度な技術を備えたものにはかなりの費用がかかり、その費用は30, 000〜120, 000ドルの範囲です。 また、保険費用は機能別に分類されているため、補償の承認が難しい場合があります。 したがって、ユーザーの目標は、エンジニアの目標よりもはるかに保守的であり、特定のパラメーターではなく、単にデバイスを取得することに焦点を当てている場合があります。
これは、完璧なものが善の敵になることを許す教科書の場合かもしれません。 多くの場合、患者からの入力が比較的少ない多くの科学者によるものであるため、デバイス設計には「ヒューマンファクター」アプローチが欠けているようです。 補綴物を必要とする人々は、デバイス設計の初期段階ではなく、製品がテストに到達したときにのみ関与する場合があります。
補綴技術の設計に対するヒューマンファクターアプローチは、設計プロセスの初期段階でユーザーのアイデアを導入します。 先天性状態または外傷性事故により四肢を失った人のための補助装置として機能する人工装具技術が存在する場合、装置設計の成功は、研究者が患者のニーズを理解する能力に基づいているこれらのニーズに対応するために、この考え方がある程度、3Dプリントされた手の増加を説明するかもしれません。 これらの在宅プロジェクトにはフラッシュがない場合がありますが、潜在的なユーザーに設計およびテスト段階に深く関与する機会を提供します。 さらに、この環境では、研究室ベースのシナリオでは見過ごされることが多い、服を着たり、愛する人や子供が自分の日に備えるのを手伝うなど、日常的なアクティビティをテストできます。 最後に、3D印刷のコストは、市場のデバイスを入手するのに比べて大幅に低くなります。
補綴技術の現在の状態では、研究者は技術と使いやすさの岐路にいます。 1つの道は、人体に近づけるために、義肢装具のより大きな技術的複雑さの絶え間ない探求を先に進めることです。 その道は、技術の不思議や興味深い査読済み学術出版物についてのより多くの話題につながりますが、ユーザーの観点からこれらのデバイスの全体的な有用性を改善しないかもしれません。 もう1つの道は、科学者が自分自身と自分の仕事を実際の患者のニーズと統合し、よりユーザー主導の方向に進むようにすることです。
ひとたび人間の形を楽に模倣できる技術を確立したら、おそらく科学者とユーザーの間のこの対話は無意味になるでしょう。 しかし、その時まで、その複雑さに関係なく、人間レベルで機能するデバイスを設計することが唯一の焦点であるという考えを捨てましょう。 義肢装具は、日常生活における実際の患者に対する有用性と同じくらい良いことを認める時です。 言い換えれば、科学者と補綴物のユーザー間のより大きなコラボレーションが技術と実用性のギャップを埋める時です。
パトリックマクガーリンはピッツバーグ大学で心理学の学士号を取得しており、現在博士号を取得しています。 アリゾナ州立大学で神経科学を専攻。
この記事は、ZócaloのパートナーであるFuture Tenseのために書かれました。 Future Tenseは、アリゾナ州立大学、ニューアメリカ、スレートのプロジェクトです。 Slate.comにもバージョンが登場しました。
