舌で選んで握り、電気刺激で指を開く。頸髄損傷の5人がボトルや歯ブラシをつかんだ手袋型外骨格
デンマークのオールボー大学などのチームが、上あごに付けた9.2gの装置を舌で操作し、5本指の手袋型外骨格で握り、前腕への電気刺激（FES）で本人の筋肉を使って指を開くシステムを npj Robotics に発表した。頸髄損傷の5人が、ボトルやいちごの模型、名刺、歯ブラシを使う把持課題で成功率96%を記録した。
首から下がほとんど動かなくても、舌は動く。舌の機能は高い位置の頸髄損傷でも残ることが多い。デンマークのオールボー大学のチームはこの舌を入力に使い、「握る」のはロボットの手袋、「開く」のは本人の筋肉という分担で手の動きを取り戻す仕組みを作った。
論文「A tongue-controlled FES-robotic exoskeleton restores hand function in users with cervical spinal cord injury」は、2026年10月8日に査読付きの学術誌 npj Robotics に掲載された。筆頭・責任著者はオールボー大学 Center for Rehabilitation Robotics の Oguzhan Kirtas 氏で、同大学の Lotte N. S. Andreasen Struijk 氏、オランダ・トゥウェンテ大学、西デンマーク脊髄損傷センターの研究者が共著に並ぶ。
握るのはモーター、開くのは本人の筋肉
入力装置は、上あごに付けるマウスピースだ。15個の誘導コイルを3×5に並べた基板の上を、矯正用ワイヤーで保持した直径6mmのチタン球が動く。舌に何かを付ける必要はない。装置は30.2×20.6mm、重さ9.2g。マウスピースは被験者ごとに口の中をスキャンし、3Dプリンター（Formlabs Form 2）で出力した模型から作った。舌でチタン球を画面上のボタンの位置へ動かし、0.8秒保つと握る動作が始まる。
手袋は、スウェーデンの Bioservo Technologies が販売する握力補助手袋 Carbonhand を改造したものだ。市販品は本人が握ろうとする力をセンサーで読み、人工の腱とモーターで力を足す。論文によれば、元の手袋が動かすのは親指・中指・薬指の3本だ。チームは手袋2つを組み合わせて5本指にし、各指の腱を別々に引けるようにした。これで、つまむ、はさむ、握る、指さしなど5種類の動作を舌で選べる。手に載る重さは125gだ。
指を開くために甲側にばねを足すと握るときの抵抗になり、腱で開く方式は装置がかさばる。チームは開く動作を前腕の伸筋への電気刺激（FES）に任せた。刺激は1回2秒に限り、握っている間は流さない。筋肉の疲れやすさというFESの弱点を、使う時間を絞ることで抑える設計だ。
5人、2日間の実験室での結果
被験者は西デンマーク脊髄損傷センター（ヴィボー）で募った5人（平均40.8歳）。損傷の高さはC1〜C4、受傷からの年数は0.5〜31.1年。実験は同センターで2日間（各最大3時間、1日目は練習）行った。
手袋なしでは、手首を反らす代償動作で軽い物を持ち上げられた人が2人いただけだった。手袋を付けると、物を持ち上げて5秒保持できた割合は次のようになった。
| 課題 | FESで開く方式 | ばね線で開く方式 |
|---|---|---|
| いちご（模型、6.5g）をつまむ | 96% | 76% |
| 名刺（1.4g）を横からはさむ | 96% | 100% |
| ボトル（521g）を握る | 89% | 83% |
| 電動歯ブラシ（105g）を持つ | 100% | 100% |
| 全体 | 96% | 89% |
比較用の「ばね線で開く方式」は、同じ手袋の甲側にニッケルチタン線を通したものだ。実験者が腱の力を15Nまで上げて握力計で測った値は、装着なしの平均2.3Nが、FES方式で13.3N、ばね線方式で10.9Nに上がった。2方式の差は統計的に有意ではなかった。独自アンケート（7段階、低いほど良い）では「頻繁に使いたいか」がFES方式3.0、ばね線方式4.4で、FESによる不快感と痛みは全員が最低の1をつけた。
研究チームが挙げる課題
論文は限界を明記している。被験者が5人で一般化しにくい。刺激装置などの外部機器があり、持ち運べる形になっていない。着脱には介助が要り、FESの電極は一人ひとり位置を合わせる必要がある。
運用上の条件もある。実験では、腕や肩を動かせない1人のために実験者が物を握れる位置に置き、2人は反対の手でボトルと歯ブラシの向きを整えた。そのうち1人は、実験者が手首を支えた。課題の所要時間は平均12.7秒で、著者も日常動作に求められる時間より長いと認めている。マウスピースを付けたまま話す、食べるといった口の中での使い勝手もまだ評価していない。疲労も客観的には測っていない。
舌で機械を動かす研究の系譜
舌で機械を操作する研究には20年の蓄積がある。Struijk 氏は2006年に誘導式の舌コンピューターインターフェースを発表し、オールボー大学発のTKS社が「iTongue」として製品化した。iTongue は舌のピアスでセンサーを反応させる方式だ（大学の紹介記事）。米ジョージア工科大学も2013年、舌で電動車いすなどを動かす Tongue Drive System を Science Translational Medicine に報告した。
オールボー大学は2021年、舌で5自由度の腕の外骨格を動かす研究を Frontiers in Neuroscience に発表した。論文によれば、舌のインターフェースでFESを起動したり手の外骨格の握り方を切り替えたりした例は、今回が初めてだという。この非侵襲の起動方式はオールボー大学が特許出願しており、Struijk 氏が発明者に名を連ねる。著者らは、市販品を土台にしているため企業と組めば製品化を早められるとみている。
HuRoC の視点
設計の出発点は「その人にまだ残っている動き」だ。手が動かないなら舌を使い、握る力はモーターに任せ、開く動きには本人の筋肉を使う。HuRoC 編集長の星野も、国立障害者リハビリテーションセンターなどと組み、眼球運動で外部機器を操作する頭部装着型スイッチ「EyeTrigger Device」や、片麻痺上肢リハビリ用の BMI アシストスーツのデザインに関わってきた。身体に残った力を主役にし、機械の役割を後から決める順番は、アシスティブ機器のデザインに共通する。
作り方にも目が向く。口腔スキャンから3Dプリントで一人分のマウスピースを起こし、9.2gの装置を貼り付ける工程は、歯科技工とデジタルファブリケーションの組み合わせだ。一人ひとりに合わせる部品は、3Dプリントが得意とする領域でもある。
日本の2018年の外傷性脊髄損傷の全国調査では、推定発生率は人口100万人あたり年49人で、88.1%が頸髄損傷、年齢の中央値は70歳だった。高齢の受傷者で同じように使えるかは、これからの検証になる。持ち運べる大きさと、介助者が短時間で着せられる手順がそろえば、使える場は病院の外へ広がっていく。
出典
- Kirtas, O. et al. A tongue-controlled FES-robotic exoskeleton restores hand function in users with cervical spinal cord injury. npj Robotics 4, 53（査読済み、オープンアクセス、CC BY 4.0） — 2026-10-08
- Carbonhand 製品ページ（Bioservo）
- iTongue from TKS puts people with heavy spinal cord injury in control of their own life（Aalborg University） — 2016-10-07
- Kim, J. et al. The Tongue Enables Computer and Wheelchair Control for People with Spinal Cord Injury. Science Translational Medicine — 2013-11-27
- Mohammadi, M. et al. Eyes-Free Tongue Gesture and Tongue Joystick Control of a Five DOF Upper-Limb Exoskeleton for Severely Disabled Individuals. Frontiers in Neuroscience — 2021-12-17
- WO2023046252A1 Non-invasive tongue based interface（出願人: Aalborg Universitet、Google Patents） — 2023-03-30
- EyeTrigger Device（otuA Work Archive）
- 片麻痺上肢リハビリ用BMIアシストスーツ（otuA Work Archive）
- Miyakoshi, N. et al. A nationwide survey on the incidence and characteristics of traumatic spinal cord injury in Japan in 2018. Spinal Cord 59, 626–634 — 2020-08-11