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2014년 2월 6일 목요일

신경에 연결되어 감각을 전달하는 로봇 의수



 스타워즈의 루크 스카이워커는 다스 베이더에게 손을 잃지만 로봇 의수로 이전에 있던 것과 똑같은 새손을 찾게 됩니다. 사실 이런 기술은 꼭 스타워즈의 시대에만 유용한 것이 아니라 현재에도 절실히 필요한 기술입니다. 교통사고나 기타 여러가지 사고등으로 손이나 발을 잃어버린 사람들이 부지기수이기 때문이죠. 


 마치 SF 영화에서 보는 것 같은 로봇 의수와 의족을 개발하려는 연구는 오래전 부터 계속되어 왔습니다. 여기에는 단순히 손으로 사물을 쥘 수 있는 기능 뿐 아니라 감각까지 복원한 의수를 개발하는 시도도 포함되어 있습니다. 손의 감각은 우리의 일상생활에서 매우 중요합니다. 우리는 부드러운 사물과 딱딱한 것, 그리고 뜨거운 것과 차가운 것을 손의 감각으로 알고 적당한 행동을 취할 수 있습니다. 만약 이런 감각이 없다면 정교한 손의 동작은 매우 애를 먹을 수 밖에 없겠죠. 예를 들어 종이컵에 얼마나 힘을 줘야 하는지 감각이 없다면 얼마나 곤란할 지 쉽게 상상할 수 있습니다. 


 이전에도 신경에 직접 연결되어 감각을 복원한 RE-NET (Reliable Neural-Interface Technology ) 의 로보틱 의수 연구 개발 결과를 설명한 바 있지만 ( http://jjy0501.blogspot.kr/2013/06/blog-post_1.html 참조) 스위스의 로잔 연방 공과 대학교 (EPFL) 및 이탈리아의 SSSA 등 여러 연구소들이 합동으로 감각을 지닌 새로운 로봇 의수를 환자에게 이식하는데 성공했다고 합니다. 이 의수는 감각을 전달하는 것은 물론 매우 정교한 동작이 가능한 특징을 가지고 있습니다. 



(이런 형태의 의수로는 처음으로 로봇 의수를 이식받은 환자인 Dennis Aabo Sørensen 눈을 감고 테스트를 하는 장면  Amputee Dennis Aabo Sørensen wearing sensory feedback enabled prosthesis in Rome, March 2013. Credit: LifeHand 2/Patrizia Tocci



(동영상 )   


 이 로봇 의수를 이식받은 환자는 덴마크에서 온 Dennis Aabo Sørensen 로 이와 같은 감각의 피드백이 믿을 수 없다. 이런 감각은 9 년 만에 처음으로 느끼는 것 ("The sensory feedback was incredible, I could feel things that I hadn't been able to feel in over nine years") 이라고 언급했습니다. 그가 이식받은 로봇 의수는 유럽내 여러 대학과 병원들이 합동으로 개발한 것으로 이 프로젝트는 라이프 핸드 2 Lifehand 2 라고 불리고 있습니다. 


 EPEL 의 실베스트로 미세라 (Silvestro Micera) 와 그의 팀은 로봇 의수에서 만드는 전기 신호를 환자의 신경 세포가 인식할 수 있도록 하는데 복잡한 컴퓨터 알고리즘을 이용했습니다. 본래의 전기 신호는 신경 세포가 인식하기에는 너무 거칠기 때문입니다. 이들이 만든 neuroprosthetics 는 정확한 감각 피드백을 통해 환자가 눈을 가린 상태에서도 물건의 단단함과 질감을 알아내고 적당한 힘을 가해서 정확히 쥘수 있도록 해주었다고 합니다. 



(세개의 손가락만 사용해서 귤을 쥔 환자  This is amputee Dennis Aabo Sørensen wearing sensory feedback enabled prosthetic in Rome, March 2013. Credit: Lifehand 2 / Patrizia Tocci)


 실제 작동 영상을 보면 물론 진짜 손같은 의수는 아니지만 깜짝 놀랄 만큼 많이 발전했다는 사실을 알게 됩니다. 라이프핸드 2 를 비롯해 전세계 각지에서 연구되는 새로운 로봇 의수들은 의수를 써야 만 하는 절단 환자들에게 큰 도움이 될 것으로 기대됩니다. 


 이 연구는 Science Translational Medicine 에 실렸습니다.


 참고 

Journal Reference:
  1. S. Raspopovic, M. Capogrosso, F. M. Petrini, M. Bonizzato, J. Rigosa, G. Di Pino, J. Carpaneto, M. Controzzi, T. Boretius, E. Fernandez, G. Granata, C. M. Oddo, L. Citi, A. L. Ciancio, C. Cipriani, M. C. Carrozza, W. Jensen, E. Guglielmelli, T. Stieglitz, P. M. Rossini, S. Micera. Restoring Natural Sensory Feedback in Real-Time Bidirectional Hand Prostheses. Science Translational Medicine, 2014; 6 (222): 222ra19 DOI: 10.1126/scitranslmed.3006820
   




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