Prevent Biometrics 社は、同社のスマートマウスガードにより、接触スポーツのアスリートたちの安全性が向上すると考えています。
生体認証の防止
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今月初めに行われたスーパーボウルLIIをご覧になった方は、第2クォーターでペイトリオッツのクォーターバック、トム・ブレイディがブランディン・クックスのフリーキックを見つけ、見事な23ヤードのパスを決めた場面を覚えているでしょう。しかし、クックスがエンドゾーンを目指して走り始めた時、イーグルスのセーフティ、マルコム・ジェンキンスが左サイドから彼に向かってくるのが見えませんでした。まるでジョーズのように、ジェンキンスは濁った深みから轟音とともに飛び出し、クックスの頭部に強烈な一撃を叩き込みました。
クローズアップ映像では、クックスの頭が肩の上で揺れ、地面に崩れ落ちる様子が確認できます。彼は一瞬意識を失い、フィールドを去った後、残りの試合には復帰しませんでした。これはNFLの脳震盪安全プロトコルによるものです。このプロトコルは主に「虚ろな表情」などの漠然とした症状を確認するもので、選手を重傷から守ることができなかったため、現在、大幅な見直しが行われています。
NFLが脳震盪の問題を抱えていることは周知の事実です。数え切れないほどの選手が、頭部の反復性損傷による長期的な影響を実証しており、その悲惨さは、バラク・オバマやジャスティン・ティンバーレイクといった有名人でさえ、自分の子供には絶対にフットボールをさせないと明言しています。
2016年、NFLは選手の安全を守るためのより優れた装備の開発に6,000万ドルを拠出することを約束しました。Prevent Biometrics社は、より質の高いデータを提供することでNFLの目標達成を支援できると考えています。Prevent Biometrics社は、マウスガードに取り付ける新しい頭部衝撃モニタリングシステムによって、研究者が頭部への衝撃に関するデータを可能な限り多く収集できるよう支援したいと考えています。そして、そのデータを活用することで、選手やコーチが脳震盪に対処する方法を改善したいと考えています。
クール・ランニング
頭部への衝撃を正確に監視する試みは、ジョン・ポール・スタップ博士の研究に始まり、1950年代に遡ります。空軍の航空軍医であったスタップ博士は、自らを被験者として、加速と減速が人体に与える影響を研究しました。頭蓋骨が衝撃にどのように反応するかの解明、そして衝突時の航空機や自動車の安全性向上への貢献から、「人間ダミー」と呼ばれています。
スポーツでは、これらの衝撃は通常、ヘルメットに装着されたセンサーで測定されます。ヘルメットに装着する頭部衝撃モニタリングシステムであるリデル・サイドライン・レスポンス・システム（SRS）は、2004年から販売されています。しかし、ヘルメットの動きは人間の頭部とは異なるため、これらのセンサーから収集されたデータには欠陥があります。これが、NFLが2015年に、より正確な方法が見つかるまで脳震盪モニタリングシステムの使用を無期限に延期すると発表した理由の一つです。
どうやら、マウスガードが一つあるようです。ボクサーやレスラーなど、ヘルメットを装着せずにスポーツをするアスリートは、マウスガードを着用することが多いです。そしてさらに重要なのは、マウスガードが歯を通して頭蓋骨に直接結合しているため、収集するデータはヘルメットセンサーよりもはるかに正確であるということです。
生体認証の防止
アダム・バーチ博士は、プリベント・バイオメトリクス社の最高科学責任者に就任する10年以上前から、センサー搭載型マウスガードについて構想を温めていました。私がバーチ博士に初めて会ったのは、2018年のコンシューマー・エレクトロニクス・ショーでした。彼はそこで、子供サイズの衝突試験用ダミー人形の頭に、何気なくスレッジハンマーを振り回していました。
バートシュ氏がマウスガードを通して頭部への衝撃を監視するというアイデアを初めて耳にしたのは、オハイオ州立大学で機械工学を専攻する大学院生だったときだった。
「2003年にバージニア工科大学のステファン・デュマ博士による、フットボールのヘルメット装着型システムで初めて得られたセンサーデータに関する講演に出席しました」とバーチ氏は語る。「聴衆の中で最も著名な安全工学者であったジョン・メルビン博士が、センサーをマウスピースに取り付けることでより正確な結合が得られるのではないかという質問をしました。『それは素晴らしいアイデアだ』と思ったのを覚えています」
2008年頃、当時クリーブランド・クリニックの頭頸部脊椎研究所所長を務めていたバルチ氏が、ヴィンセント・ミエール博士とこのアイデアについて話し合いを始めたのは、ようやくのことでした。ピッツバーグ大学医療センターの神経外科教授であるミエール氏は、ボクシング愛好家であり、長年リングサイドで医師として活躍してきました。彼は、審判がコーチと同様に、主観的な証拠に基づいてノックアウトを宣告するため、ボクサーが不必要に苦しんでいることに気づきました。バルチ氏と同様に、彼も頭部への衝撃を正確に測定し、判定を客観的でデータに基づいたプロセスに変える方法があるはずだと理論づけました。
バルトシュ氏とミーレ氏は、クリーブランド・クリニック脳神経外科名誉会長のエドワード・ベンゼル博士と、クリーブランド・スパイン・クリニック所長のラース・ギルバートソン氏にこのアイデアを提案した。目標は、プロおよびアマチュアボクサーのためのモニタリングシステムの開発だった。チームは、国立衛生研究所や運輸省などの機関から助成金を獲得し、この技術を開発。実験室環境や若いボクサー、フットボール選手を対象にテストしたところ、プリベント社のマウスガードは、NFLが以前にテストした他のモニターとは異なり、頭部への衝撃を実際の衝撃値の5%以内の精度で測定することができた。
ベッカムに恋して
それでも、マウスガードの製作には課題がつきものでした。マウスガードに搭載される電子機器は、極めて軽量、小型、そして耐久性が求められます。さらに、マウスガードは選手の歯に装着される前に煮沸されるため、部品は高温に耐えられる必要があります。
チームがNIHから助成金を獲得した条件の一つは、最終的に商業パートナーと提携し、デバイスを市場に投入して青少年や高校のスポーツ団体に届けることだった。2015年、スティーブ・ウォッシュバーンがCEOに就任し、Prevent Biometricsを設立した。彼は、大手マウスガードメーカーであるShock DoctorのCEOとして15年間の経験を積んできた。
チームは約900万ドルを調達し、マウスガードを効果的かつ大規模に、そしてより幅広いユーザーが利用できるようにするための研究プロセスを開始しました。同社の主要投資家の一社が、150億ドル規模の企業である村田製作所であったことが、この取り組みの成功につながりました。村田製作所は、15名のPrevent Biometricsチームを支援し、独自の熱可塑性ポリマーで口腔内に固定するフレキシブル回路基板の部品開発を支援しました。
回路基板には、左右両側に2つずつ、計4つの加速度計が搭載されています。また、光センサーと近接センサー（マウスガードがプレイヤーの歯にしっかりと装着されていることを確認するため）、3つのLED警告灯、ワイヤレス充電コンポーネント、そしてBluetoothモジュールも搭載されています。
加速度計はXYZ軸上の衝撃の回数、方向、そして強さを監視し、特許取得済みのアルゴリズムが衝撃の強さ、位置、方向、そして強さを計算します。データはBluetooth経由でiPadアプリに送信されます。現在、衝撃アラートの閾値は50gsに設定されていますが、チームは現在、研究者と協力して、選手をフィールドから退場させるべき閾値を特定しています。
「私たちの回路基板の厚さはわずか0.5ミリです」とウォッシュバーンは語る。「すべての配線が通っており、数百もの部品が接続され、熱、圧力、湿気、温度にも耐えられます。ワイヤレス充電も必要ですし、ゲームを1試合プレイできるだけのバッテリー駆動時間も必要です。iPhoneを毎日手に取るのは当たり前のことだと思うかもしれませんが、（これを作るのは）とてつもなく複雑な作業なのです。」
このマウスガードを市場に出すまでには3年の開発期間を要しました。2018年3月現在、ベータ版は脳震盪の研究者向けに9ヶ月間提供されています。製品版は今年中に青少年および高校のスポーツ団体に提供される予定です。ラクロス、ホッケー、フットボールなどのコンタクトスポーツをプレーする若いアスリートは500万人以上おり、これは非常に多くのマウスガードの需要を秘めています。ボイル・アンド・バイト版の小売価格は199ドルです。
「この技術により、フットボール以外のスポーツでも頭部への衝撃曝露を測定できるようになりました」と、マルケット大学とウィスコンシン医科大学の合同生体医工学科の准教授であるブライアン・ステンパー博士は述べています。2017年8月、ステンパー博士のチームはPreventマウスガードを用いて、NCAAディビジョンIIIのフットボール選手の頭部への衝撃曝露を測定し始めました。
「コンタクトスポーツでは、伝統的に、脳震盪の発症は一度の大きな衝撃によって引き起こされると考えられてきました。しかし、少なくともフットボールにおいては、頭部への繰り返しの衝撃が脳震盪の原因となっていることが分かってきています」とステンパー氏は言います。「頭部への衝撃が積み重なり、ついには脳震盪の発症につながるのです。しかも、頭部への衝撃はそれほど大きなものではありません。」
軍もまた、1950年代にスタップ氏が鮮やかに示したように、頭部への反復衝撃の役割を正確に研究することに関心を寄せています。2017年、国防総省はプリベント・バイオメトリクス社と協力協定を締結しました。「私たちの任務は、軍人集団における頭部衝撃に関する初のデータ収集です」とバーチ氏は言います。「基礎訓練中の戦闘員は頭部への打撃を受けます。また、士官学校の運動選手にも計測機器を装着させています。」
ゲームに頭を突っ込む
Preventマウスガードは脳震盪を診断することはできません。その代わりに、コーチにCDCの脳震盪症状チェックリスト（選手はぼんやりしているか？光に敏感か？吐き気は？視界がぼやけているか？）を順に確認するよう指示し、いくつかの客観的なデータを追加します。
NFLは選手の安全装備を改善する計画の一環として、来月、様々なセンサー埋め込み型マウスガードの評価を行う予定です。Prevent Biometrics社のマウスガードは有力候補の一つです。チームは、より多くの情報を得ることで、NFLから子供のチームに至るまで、組織が影響力の大きいスポーツを保護できるようになることを証明したいと考えています。
「フットボールという競技を潰そうとしているわけではありません」とステンパーは言う。「より安全な競技にしようとしているのです。これは現実的な例の一つだと思います。より多くのリスクにさらされている選手を見て、なぜ彼らがより多くのリスクにさらされているのかを理解し、彼らからそのリスクを取り除くよう指導できるのです。」
ウォッシュバーン氏も同意見です。「私たちは、スポーツが子どもたちの発達にもたらす価値を強く信じています」と彼は言います。「脳損傷によって、一部のスポーツは危険にさらされる可能性があります。スポーツをより安全にし、私たちが社会の重要な一部だと考えるものに基づいた製品を開発できる能力こそが、多くの人々がこのプロジェクトに信頼を寄せている理由です。」
訂正追記、2017年3月1日午後3時15分（米国東部夏時間）：この記事の以前のバージョンでは、Preventの資金について誤記があり、650万ドルではなく900万ドルと記載されていました。スティーブ・ウォッシュバーン氏は、マウスガードは「熱、圧力、温度」に耐えられると述べていますが、正しくは「熱、圧力、湿度」です。以前のバージョンでは、ステンパー博士の肩書きはマルケット大学とウィスコンシン大学の共同生体機械工学科の准教授と記載されていましたが、正しくはマルケット大学とウィスコンシン医科大学の共同生体医学工学科の准教授です。
