클리블랜드 클리닉, 상반신 절단 환자 위한 최초 생체 공학 팔 개발...타고난 손과 최근접 VIDEO: Cleveland Clinic Researchers Develop Bionic Arm that Restores Natural Movements, Sensation and Touch
신경-기계 인터페이스에서 세 가지 감각 운동 기능
한꺼번에 테스트하는 최초 시스템
클리블랜드 클리닉의 연구진이 마치 사람처럼 생각하고 행동하고 기능할 수 있는 상반신 절단 환자들을 위한 최초의 생체 공학 팔을 개발했다고 사이언스 로보틱스지가 발간한 새로운 연구 결과가 발표했다.
클리블랜드 클리닉 주도의 국제 연구팀은 직관적인 운동 제어, 터치, 그립 운동각, 손을 벌리고 닫는 직관적인 느낌 등 세 가지 중요한 기능을 결합한 생체공학 시스템을 개발했다. 앨버타 대학교와 뉴브런즈윅 대학교가 협업자로 참여했다.
자연 행동 회복 생체공학 팔 개발
직관적인 모터 제어와 터치 및 손의 움직임 감각 결합 새로운 시스템
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클리블랜드 클리닉 레너리서치 부교수인 폴 마라스코는 "우리는 착용자가 보다 직관적으로 의족을 움직일 수 있게 하고 촉감과 움직임의 감각을 동시에 느낄 수 있도록 하는 이 복잡한 생체공학 시스템으로 관리 표준 의족을 개조했다"고 말했다. "이러한 발견은 사람들에게 자연적인 팔 기능의 완전한 회복을 제공하는 중요한 단계이다."
이 시스템은 의수에서 신경-기계 인터페이스에서 세 가지 감각과 운동 기능을 한꺼번에 테스트하는 최초의 시스템이다. 신경-기계 인터페이스는 착용자의 사지 신경과 연결됩니다. 환자가 사용이나 이동을 원할 때 뇌에서 보철물로 신경 자극을 보내고, 환경으로부터 물리적인 정보를 받아 신경을 통해 뇌로 다시 전달할 수 있게 해준다.
인공팔의 양방향 피드백과 제어가 가능해 연구 참가자들이 비장애인과 비슷한 수준의 정확도로 과제를 수행할 수 있었다.
바이오닉 통합 연구소를 이끄는 마라스코 박사는 "아마 우리가 가장 흥분했던 것은 절단되지 않은 사람처럼 판단과 결정을 내리고 실수를 계산하고 바로잡았다는 것"이라고 말했다. "새로운 생체 공학 팔다리 덕분에 사람들은 마치 타고난 손을 가진 것처럼 행동했다. 보통 이러한 뇌 행동은 상지의 보철술이 있는 사람과 없는 사람 간에 매우 다르다." 마라스코 박사는 클리블랜드 클리닉의 찰스 쇼르 간질병 센터와 클리블랜드 VA 메디컬 센터의 첨단 플랫폼 기술 센터에서 진료도 받고 있다.
연구진은 기존에 절단된 신경을 나머지 피부와 근육으로 재연결함으로써 신경-기계 접점을 형성하는 표적 감각 및 운동 재신장 시술을 받은 상지 절단 환자 2명을 대상으로 새로운 생체 공학 사지를 실험했다. 연구 규모가 작기 때문에 추가적인 연구가 중요할 것이다.
표적 감각 재신경에서 작은 로봇으로 피부를 만지면 환자가 촉각을 지각할 수 있는 감각 수용기가 활성화된다. 표적 운동 신경에서 환자들이 팔다리를 움직이는 것을 생각할 때, 재신경화된 근육은 컴퓨터화된 보형물과 통신하여 같은 방식으로 움직인다. 또한 작고 강력한 로봇들이 같은 근육에서 운동 감각 수용체를 진동시켜 보형물을 착용하는 사람들이 그들의 손과 팔이 움직이는 것을 느낄 수 있도록 도와준다.
황기철 콘페이퍼 에디터
Ki Chul Hwang Conpaper editor
Bionic Arm That Restores Natural Movements, Sensation and Touch
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