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農作業や介護の作業負担を軽減することで
人材不足と雇用の創出に貢献する「軽労化」技術の開発

写真:博士(工学) 田中 孝之

情報科学研究科 システム情報科学専攻
システム創成学講座  ヒューマンセントリック工学研究室・准教授

博士(工学)田中 孝之

プロフィール

1996年3月電気通信大学大学院博士課程前期(修士)課程修了。1996年4月電気通信大学機会制御工学科助手。2001年10月カリフォルニア大学アーバイン校工学部客員研究員。2004年4月電気通信大学知能機械工学科助教授。2004年4月北海道大学情報科学研究科助教授(現・准教授)。2007年6月スマートスーツ研究会(現・軽労化研究会)設立、会長就任。2008年10月(株)スマートサポート社設立、技術顧問就任。

「ひとにちょうどいい」システムの研究開発

ヒューマンセントリック工学研究室ではどのような研究をしているのですか。

田中 「ヒューマンセントリック」とは「人間中心」という意味で、人間を中心にした考え方に基づいて「ひとにちょうどいい」システムを研究開発している研究室です。金子俊一教授の画像認識システムと、私が専門とするロボット情報技術を2本の柱としており、私はここ数年「スマートスーツ」(解説1)をはじめとする軽労化ツールの開発に携わっています。軽労化とは、労働の負担や疲労を軽減することで、労働による傷病リスクを下げるとともに、主体的な動きをサポートすることで、働き続けられる身体能力を支持するためのアシスト技術です。産学協同の「軽労化研究会」という組織も設立し、軽労化技術の研究開発と社会への普及に取り組んでいます。

スマートスーツは、作業姿勢の動作解析から、ロボット技術によって設計された軽労化スーツです。開発の初期段階ではセンサやモータなどのロボット技術を取り入れていたのですが、全体の重量や装着時の手間などを軽減するため、最終的には機械的な動力を用いず、弾性体(ゴム材)の張力だけで軽労化効果を発生させる仕組みを開発し、いくつかの試作を重ねた結果現在のようなデザインに至りました。2008年10月には北大発ベンチャー起業の(株)スマートサポートを設立して製造・販売を行なっており、2009年7月には特許を取得しています。平成27年度北海道科学技術奨励賞を受賞したり、各種メディアにも取り上げられるなど注目度も上昇しています。

現在のスマートスーツは、用途や労働負荷の違いによっていくつかの種類がありますが、これまでに約3000着を試験販売し、農業や漁業、介護、配送、建設などの現場で実際に使われています。商品としてはかなり完成度が高まってきたので、スマートサポート社としては本格的な普及を目指す段階に入っています。2018年4月には、ホームセンター大手のDCMホーマック株式会社(本社:札幌市)と業務提携を結び、ホーマックリアル店舗でのスマートスーツ販売やスマートスーツに関するセミナーの開催、企業への営業販売などを展開していきます。

3000着の試験販売から見えてきた新たな展開

現在は、どのような研究を行っているのですか。

博士(工学) 田中 孝之

田中 約3000着の試験販売を行ってきた中で新しい事実が見えてきました。スマートスーツは、人によって効果の感じ方に差があるのです。特に体力のある若い世代の人たちはあまり効果を実感していないようです。これについて調査した結果、最も効果を実感しやすいのは45歳以上で、しかも腰痛などの持病を持っている人たちだということがわかりました。加齢による体力変化(解説2)を調べてみると、40代の人たちは若い世代と比べてさほど筋力の衰えはありません。しかし、柔軟性やバランス能力は30代後半から落ち始めています。実は、スマートスーツを利用している人たちは、筋力補助だけでなく体幹の安定化アシストに効果を感じているのではないか。あるいは、筋力があっても柔軟性やバランス力が低下し、体幹が弱っていることに気づかず作業を続けることで腰痛などを発症するのではないか。私たちはこのような仮説を立て、年齢と立位機能(立っている状態を維持するための身体機能)の関係性についての研究を始めています。

さらに、2015年には小型のウェアラブルセンサを内蔵したセンシングウェアを開発しました。ベルトのように腰に巻くだけで、腰にかかる負担の大きさをリアルタイムで計測できる装置で、私たちは「着るレントゲン(解説3)」と呼んでいます。福祉施設の職員を対象に行った実証実験で正確に計測できることが確認でき、介護現場での作業負担を「見える化」し、作業の管理や業務改善につながると期待されています。

介護分野への導入で介護の仕組みそのものに変革をもたらす

スマートスーツは今後どのよう進化していくのでしょうか。

博士(工学) 田中 孝之

田中 これまでの試験販売を通じて、利用者から「装着の手間が面倒」という意見も上がってきています。現在のスマートスーツは重さが約450グラム、装着の時間は30秒ほどなのですが、それでも作業着の上から着たり脱いだりする手間を不便だと感じる人もいます。そこで、スマートスーツを作業着に内包した一体型スーツを開発しています。2016年5月には試作品を発表しました(解説4)。現在は農作業用を想定していますが、介護の現場でも一体型スーツのニーズが高いと考え、介護用ユニフォームの開発にも着手しています。

介護分野では、職員の作業負担を軽減するだけでなく、介護の仕組みそのものを変えることもできるのではないかと考えています。現在、介護の現場で働いているのは20〜30代の人たちが大半です。重労働のため、若くて体力のある人材が求められていることが大きな理由です。しかし、そのような現場にスマートスーツを導入すれば、40代以上の人でも介護の仕事ができるようになるでしょう。さらには、現役をリタイアした60代以上の人でも、健康で意欲があるならスマートスーツを活用して介護職に就くことができるかもしれません。若い世代に頼り切るのではなく、中高年も介護の現場に進出することで、人手不足を解消すると同時にリタイア後の働く場を創出する。スマートスーツは介護の在り方を根本から変えていく可能性を持つツールではないかと思います。

解説

解説1:スマートスーツ

農業や漁業、介護、重い荷物の持ち運びなどの中腰姿勢での作業をアシストし、身体機能を維持するための装着型筋力補助装置。弾性体(ゴム材)を後背部に配置することによって、腰をかがめた時に、弾性体の収縮力で上体を引き起こすアシスト効果と体幹を安定化させるコルセット効果を発揮。これにより腰の負担が25%軽減されることが証明されています。

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画像引用元:株式会社スマートサポート

解説2:スマートスーツを必要とする作業者

スマートスーツの試験販売の傾向から、スマートスーツを必要とし、その効果を実感しやすい年齢は、おおむね45歳以上であることがわかった。この年代は、若い世代と比較して筋力の衰えは少なく、自分の体力には自信を持っているものの、柔軟性やバランス力が低下しており、体幹が弱っていることを自覚せず、作業等で無理をして腰痛症を発生しやすい。

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解説3:センシングウェアの開発と腰負担の見える化

ベルト状の装置に小型センサを内蔵し、腰の曲がり具合を計測。背骨の骨と骨の間にある椎間板がどの程度圧迫されているかを計測・数値化する。椎間板が強く圧迫されると腰痛につながるため、腰を痛める可能性のある姿勢をとると警告を発することもできる。現在、実用化に向けセンサの精度向上などの研究に取り組んでいる。

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解説4:作業着と一体化したスマートスーツ

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