人工呼吸器からロボット手袋まで、地上でも役立っているNASAの技術

2022年2月15日 17時0分

新型コロナウイルス感染症のパンデミック（世界的大流行）が米国にも広がり始めた2020年3月のこと。米航空宇宙局（NASA）のジェット推進研究所のカフェテリアで話をしていたエンジニアたちは、この呼吸器疾患がもたらす被害の深刻さに気づき、高性能な人工呼吸器を量産できれば人々の助けになると考えた。

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それから数週間としないうちに、エンジニアたちは人工呼吸器「VITAL（Ventilator Intervention Technology Accessible Locally）」を急ピッチでつくり上げる。この人工呼吸器の組み立ては簡単で、使用する部品は100個未満にすぎず、どの部品もサプライチェーンを通じて広く流通しているものだった。

こうして完成したVITALに、米食品医薬品局（FDA）は20年4月末に緊急使用許可を出した。それ以来、100社を超える民間の医療機器メーカーが、人工呼吸器を製造するためにVITALの無料ライセンスを取得している。いまでは世界中で使われ、特にインドやブラジルなどで広く活躍している。

NASAからスピンオフした技術

NASAは22年1月に「Spinoff 2022」という1冊の本のようなレポートを公表した。このレポートにはVITALのほか、環境センサーから新素材、協働ロボットまで、NASAの科学者とエンジニアが開発と技術提供において重要な役割を果たした事例がまとめられている。

技術の“共有”はNASAのDNAに組み込まれている。NASAは1958年の国家航空宇宙法に基づいて設立されたが、この法律はNASAが開発した技術を民間セクターや連邦政府、地方政府にも広めることを義務づけている。

NASAの技術移転プログラムを率いるダン・ロックニーは、この法律を次のように説明する。「NASAのテクノロジーや科学を、すべて宇宙開発に向けるだけであってはなりません。実用的かつ利益をもたらすかたちで、地球に還元できるようにすべきなのです」

NASAは現在、企業がライセンスを申請することで利用できる1,200件以上の特許を保有している。ロックニーによると、申請の主な要件は商業化への現実的な道筋が示せることだ。スタートアップは無料、大手企業でもわずかな費用でライセンスを取得できる。

実際に1976年以降にNASAからスピンオフした技術は、2,000件を超える。「NASAは前例のないことをするよう求められます。そのなかで、これまで存在しなかったものが必然的に発明されるのです」と、ロックニーは語る。

月面で活躍する空気質センサーの誕生

NASAは数十年にわたって民間企業と提携し、ミッションの準備を整えてきた。ミッションにはロケットや宇宙船だけでなく、宇宙服や宇宙食、さまざまな装備、ソフトウェア、宇宙飛行士の健康をモニタリングして守るための技術なども必要になる。

「ミッション達成」が宣言されたあと、提携企業のリーダーは開発に協力した技術を別の用途に使いたいと考えることがある。また、その他の民間企業やスタートアップも、NASAが発明した技術を応用した事業アイデアをもっていることがある。NASAの職員もまた、人工呼吸器VITALの例のように、世に貢献することが可能だ。

月の粉塵の問題を解決する技術を例に挙げよう。月の粒子は細かく、宇宙飛行士にとって浜辺の砂よりもずっと厄介な存在だ。「月のちりやほこりは機器や人体に深刻なダメージをもたらすので、対処しなければなりません。粒子は非常に鋭くとがっており、人体にとって化学的に有毒でもあります。また静電気を帯びているので、あらゆるものにくっついてしまうのです」と、コロラド州デンヴァーの宇宙技術関連企業Lunar Outpostの最高執行責任者（COO）のジュリアン・サイラスは語る。

サイラスは17年に同僚とともにLunar Outpostを設立し、粉塵などの粒子のほか、一酸化炭素やその他の気体をモニタリングする小型の空気質センサー「Space Canary」を開発した。これはもともと、航空機や宇宙船の開発大手であるロッキード・マーティンが入札していたNASAの月面居住環境のプロトタイプ向けに設計したものである。月へ行く宇宙飛行士たちが、宇宙服や生活スペースを粉塵で汚さずに済むようにするためのセンサーだ。

このセンサーは、もともとNASAによる官民共同開発を目的としたプロジェクト「次世代宇宙探査技術パートナーシップ（NextSTEP）」の要件を満たすべく、Lunar Outpostが開発したものだった。このプロジェクトでNASAは、宇宙飛行士が月に居住できる構造物のアイデアを民間企業から募集していたのである。

このプロジェクトの終了後、Lunar Outpostは地球用のセンサーを開発するアイデアを思いつく。こうして、太陽光を動力源に低コストで空気質と天候をワイヤレスでモニタリングする装置「Canary-S」が誕生したのだ。

工場作業員用のロボット手袋ができるまで

レポートに載っている別の事例は、NASAとゼネラルモーターズ（GM）のエンジニアが協力し、人型ロボット「Robonaut 2」（R2）を設計するプロジェクトから派生した製品である。この人型ロボットは、国際宇宙ステーション（ISS）などで宇宙飛行士とともに反復作業や危険なタスクをこなすためのものだった。

このプロジェクトから、業務用のロボット手袋の特許技術が生まれた。このライセンスをスウェーデン企業のBioservo Technologiesが取得し、商品化している。R2から着想を得て制作されたGMのロボット手袋のプロトタイプ「Robo-Glove」が、最終的に同社の「Ironhand」の開発につながったのだ。

Ironhandは、手袋の中に作業員の指先と手のひらにぴったりフィットする薄いセンサーを多数備えていて、バックパックの電源ユニットとつながっている。作業者が何かを掴もうとするとセンサーが検知し、その動作をサポートしてくれる。しかも、掴む強さや時間も自在に調節できるという仕組みだ。

この製品は宇宙ではなく、地上で重い物の運搬や手作業を繰り返す工場作業員の利用を想定している。「工場は自動化を進めてきましたが、手作業の多い仕事はまだ残っています。手作業は複雑で、ほとんど自動化できません。そして、そうした作業は手の腱や筋肉などを痛めやすいのです。だから、わたしたちの製品があります」と、Bioservoのマーケティングディレクターのマイケル・ウェスターは語る。

スウェーデン企業Bioservo Technologiesの「Ironhand」は、NASAとゼネラルモーターズ（GM）が手がけた「Robo-Glove」の特許技術を基に開発された。工場作業員や手作業の多い現場向けの世界初の業務用ロボット手袋である。
PHOTOGRAPH: JOSEF ELIASSON/BIOSERVO

「宇宙農業」の実現に向けた研究も加速

またNASAでは、ISSでのトウガラシの栽培から火星への長距離飛行用の食材の栽培まで、宇宙での農業を長きにわたって研究してきた。映画『オデッセイ』に登場した宇宙飛行士マーク・ワトニー流のジャガイモの栽培のように、限られた水分で太陽光の少ない、あるいはまったくない環境下での農作物の栽培についても研究している。

NASAのそうした研究プロジェクトから得た知見を事業に転換している会社がある。垂直水耕栽培の農場を運営しているニューヨークのBowery Farmingだ。同社の栽培法は、壁に設置された棚の中で作物を栽培し、水は循環させて再利用する仕組みになっている。

Bowery Farmingの従業員の何人かは、アリゾナ大学でNASAが資金提供したプロジェクトに参加していた。このプロジェクトは南極大陸で再現した宇宙環境で植物の成長を研究する目的で、この分野の研究の先駆けだった。同社の最高科学責任者（CSO）のヘンリー・スツルは、「NASAがこの分野の研究者たちが前に進む基盤をつくってくれたおかげで、わたしたちも前に進むことができました。NASAは、わたしたちがここまで来るための成長の種をまいてくれたのです」と語る。

ほかにも、毛布や履物に使われるエアロゲル断熱材から、心拍によってスマートデヴァイスを個人認証する技術まで、NASAからスピンオフした技術は多い。しかし、世間がNASAと関連づけて考える製品には、実はNASAが発明していないものもある。

例えば、アポロ計画時代につくられた宇宙でも使える「スペースペン」（米国の人気コメディ番組「となりのサインフェルド」のネタにもなった）は、米国の筆記具メーカーFisherが開発したものだ。面ファスナー、粉末ジュースの「Tang」、テフロン（フッ素樹脂）の開発にもNASAは関与していない。

スピンオフ技術の恩恵

ISSやジェイムズ・ウェッブ宇宙望遠鏡への資金提供など、特定の宇宙関連の投資について米国の政策立案者は批判しているが、超党派の議員たちはNASAの研究開発から生まれた技術やそれらの商業利用をおおむね支持している。「科学の大切さを説くとき、NASAからスピンオフした技術について必ず言及します。これに共感してくれる議員もいるのです」と、ワシントンD.C.にある米国天文学会の公共政策担当フェローのジュリー・デイヴィスは語る。

これはNASAの技術移転プログラムのロックニーらが強調している点でもある。つまり、NASAへの投資は長期的かつ広範な利益をもたらすという点だ。「テクノロジーをスピンオフすることで素晴らしい製品やサーヴィスが生まれます。それは企業、多くの場合は中小企業の誕生も意味しています。そうした企業が地域経済を活性化させ、人を採用し、雇用を創出しているのです」

（WIRED US/Translation by Yumi Muramatsu/Edit by Nozomi Okuma）

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