ロボティクスによる自立とモビリティ – パーキンソン病患者を支援するエクソスーツの可能性

控えめだが人生を変えるエクソスケルトン

Since the publication of Heinlein’s classic Starship Trooper in 1959, science fiction has always been eager to forecast the use of mobile armor called ‘exosuits’ or ‘exoskeletons’. In real life, we are pretty far from such a system to be routinely deployed by cool-looking space marines.

しかし、より現実的な形態のロボティックエクソスケルトンが、移動制限に苦しむ人々や工場・倉庫で働く労働者を支援するために開発されています。

その例として、ハーバード大学ジョン・A・ポールソン 工学・応用科学部 が設計した新しいロボティックエクソスーツがあります。これはパーキンソン病患者のモビリティ回復を支援します。

More precisely, it helps solve the problem of “gait freezing”, which is when a step is suddenly interrupted by a neurodegenerative disease. This can reduce mobility, cause falls, and even block Parkinson’s patients from walking entirely.

“ロボット服は腰と太ももに装着し、脚が揺れる際に腰にやさしい押しを与え、患者がより長い歩幅を得られるよう支援します。”

This mechanical help can make patients walk further, faster, and easier.  This is the latest iteration of Conor Walsh’s Biodesign Lab robotic technology for assisting mobility.

出典: Harvard

従来のシステムは、脳卒中後の患者やALS（筋萎縮性側索硬化症）患者、その他の移動性に影響する疾患の人々を支援することが示されています。

なぜ今？

While prototypes of such robotic assistance have been designed for more than a decade, the step of commercialization and widespread usage is a lot closer today.

重要な要因は、はるかに強力なバッテリーの開発です。これによりロボットスーツはより長時間電力を保ち、軽量でかさばらなくなります。

また、初期の原始的なピストンやギアを使用したアプローチよりも、生体筋肉のように柔軟に伸縮できる先進材料の進歩もありました。これはハーバードのエクソスーツの重要な要素で、”ソフト” デザインにより滑らかな動きと軽量化が実現しています。

そして、もちろん、スマートフォンの広範な普及により、エクソスーツを監視する便利なアプリが利用可能になっています。

新興市場

The exoskeleton market is estimated 2022年に5億2300万ドル、2032年までに22億ドル、年平均成長率15.5％に成長すると推定されています. For now, it is driven by medical uses – mostly rehabilitation – along with neurological issues.  Protecting the spine from injury when lifting heavy weight is another growing market. By the end of the 2020s, this usage for exoskeletons might be a lot more common.

Powered exoskeletons actively providing strength are probably the step coming after, with a wider usage unlikely to happen before 2030-2040 and might lead to varied industrial and military applications.

パワー充填イノベーション

Another step of exosuit innovation will probably come from integrating other innovations into the existing designs.

人工知能（AI）

With advances in machine learning, AI will be a major step toward making exosuits more reactive and useful. If Boston Dynamics (now a part of Hyundai – HYMTF) can make its Atlas robot dance and do a backflip, a similar AI-powered exosuit could help its wearer stay stable and moving comfortably.

出典: Boston Dynamics

技術が完全に成熟すれば、Atlasが麻痺や切断患者の歩行を可能にし、車椅子を完全に代替するようなソリューションが想像されています。例えば片足だけを代替する限定的なエクソスーツも、フルバイオニックインプラントのレベルに達しなくても同様に使用できるでしょう。

付加製造

Another helpful technology will be 3D printing / additive manufacturing. This can first be used to design complex parts at a lower cost and sometimes design parts that would be entirely impossible to manufacture using traditional methods. It will also help produce spare parts and repair them one by one instead of having to rely on batch manufacturing and inventories.

最後に、3Dプリンティングにより、サイズ、フィッティング、強度などを可変にした、各ユーザーの正確な要件に合わせた、はるかにカスタマイズ可能なエクソスーツが実現します。

エクソスケルトン＆エクソスーツ企業

医療用エクソスーツ

1. Ekso BIONICS

(EKSO )

Ekso BIONICSはエクソスケルトン技術のリーダーで、2012年に最初の商用医療リハビリテーションエクソスケルトンを発売しました。それ以来、ABIおよびEVOスーツの承認を受けています。

同社は作業／重負荷セグメントへ拡大していますが、依然として主に治療と医療モビリティに焦点を当てています。

同社の収益は急速に成長しており、2023年は前年同期比で+38％です。

出典: Parker

同社は最近、Parker Hannifin CorporationからHuman Motion and Control（HMC）事業部門を取得し、麻痺患者向けのパワードエクソスケルトンを製品ラインに加えました。これはEksoがエクソスケルトン分野で連続的な買収者となり、内部R&Dと戦略的買収の組み合わせで提供範囲を拡大する潜在力があることを示唆しています。

2. ReWalk Robotics

(RWLK )

ReWalkは脳卒中リハビリテーションおよび脊髄損傷患者向けのエクソスケルトンソリューションを提供しています。同社はこれまでに600台以上を販売しており、ドイツと米国に重点を置いています。

ReWalkは2024年初頭に初のメディケア適用を受け、保険適用によりはるかに大きな市場の可能性が開かれました。2023年8月にAlterGを1,900万ドルで買収し、リハビリテーション用に特化したトレッドミルのメーカーで、ReWalkエクソスケルトンの補完的な提供となります。

出典: Rewalk

同じリハビリテーションセンターとセラピストを対象とする両社のシナジーにより、販売活動を統合して両社の成長が期待されます。エクソスケルトン療法とAlterG製品のカバレッジ拡大により、同社はドイツと米国だけで2,255億ドル以上の総アドレス可能市場（TAM）を創出すると見積もっています。

3. Cyberdyne

CyberdyneはHAL（Hybrid Assistive Limb）エクソスケルトンの製造で最もよく知られています。このソリューションは、患者の望む動きを支援するために微小な神経インパルスを検出・増幅するよう設計されています。

HALに加えて、Cyberdyneは上肢と膝用の単関節サポートエクソスケルトンも提供しています。このシステムは現在医療目的で使用されていますが、将来的にはロボティクスで労働者の身体的動作を完全に増幅できる、より強力なエクソスケルトンの方向性になる可能性があり、まさにアイアンマン風のスーツに近づくでしょう。

微細な神経インパルスの検出は、同社のCYIN技術を用いて、発話能力が低下した患者のコミュニケーション支援にも活用できます。

出典: Cyberdyne

同社はロボティクスとセンサーの専門知識を活かし、清掃ロボット、搬送ロボット、そして光音響イメージングシステムも販売しています。

4. Trexo Robotics

Trexoは、例えば脳性麻痺などの障害を持つ子ども向けにロボット支援を設計することを専門としています。

これはニッチながら重要な役割で、子どもはリハビリテーションにおいて大人と同じニーズや能力を持ちません。また、子どもがより自由に動けるようになることは人生を変える能力でもあります。

出典: Trexo

また、数年から数十年にわたり機能的な治療法が存在しない希少疾患に対して、強力な治療・生活の質向上ツールでもあります。

商用エクソスーツ

1. SUITX by Ottobock

SUITXは、車両産業や物流などの業界に焦点を当て、従業員が重い荷重を持ち上げる際の脊椎損傷リスクを低減する、非パワードエクソスケルトンです。同社の製品はすでに2000社以上で使用されています。

残念ながら、認定されていない投資家にとっては、まだ上場されていません。

出典: SuitX

軍用エクソスーツ

The SABER (Soldier Assistive Bionic Exosuit for Resupply) is a 3-pound suit developed by the US Army in partnership with the Vanderbilt University. To the disappointment of science-fiction or Iron Man fans, the suit is unlikely to see combat and was designed for a much more mundane (but equally important) purpose: logistics.

出典: Herowear

軍人は大量の重量物を持ち上げる必要があり、背中の怪我のリスクが大きくなります。これは「軽量で低プロファイル、非パワードのウェアラブルツール」です。

以前、Vanderbilt Universityは、主要なエクソスーツメーカーであるHeroWearや、主要なアパレル・プロダクトデザイン会社であるInterwoven Designと共同で類似のエクソスケルトンに取り組んでいました。Herowearは、持ち上げ用の民間エクソスーツとして独自設計のthe Apex 2を、1スーツあたり約1,000ドル強で販売しています。

出典: Herowear