엔지니어들은 생각대로 움직이고 피아노를 칠 정도로 정교한 인조 팔을 개발 중이다.
130명이 넘는 이라크 전(戰) 참전용사들이 한쪽 팔 없이 살아야 할 상황에 처해 있다.
이런 변화에 보다 쉽게 적응할 수 있도록 하기 위해 미 국방첨단연구과제청은 전국의 보철 전문가들을 동원, 실제 수족처럼 생각대로 조종되는 인조 팔을 개발하도록 5,500만 달러를 지원했다.
모든 게 순조롭게 진행된다면 2009년쯤 이 기관에서는 식약청에 인조 팔의 임상실험 허용을 요청할 예정이다.
올해 여름 보철 전문가들은 생각으로 조절할 수 있고, 완벽한 손과 손가락을 갖춘 채 25가지 관절운동을 할 수 있는 기계식 팔 ‘프로토 2’를 개발해 중요한
전환점을 맞았다.
이런 정교함은 30가지의 관절 움직임이 가능한 실제 팔에 근접하는 것이고, 그동안 가장 정교한 인조 팔로 인정받았던 ‘프로토 1’을 능가하는 것이다.
프로토 1은 팔꿈치가 구부러지고 팔목과 어깨가 회전하며, 손가락을 펴거나 오므릴 수 있었다.
하지만 프로토 2를 착용한 사람은 피아노 연주도 가능할 것으로 기대된다. 다음 단계는 배터리 크기를 줄이고 보다 효율적인 모터를 개발하며, 근육의 전기신호를 읽는 큼직한 전극들을 정교화 하는 일이다.
실제 음악을 만들 수 있을지는 착용자의 의지에 달려 있다.
5,500만 달러짜리 손동작
A,B. 이 손이 최종 완성되면 압력과 온도, 물체 표면의 차이를 감지할 수 있게 된다. 자연스럽게 작동하는 손가락으로 공을 잡거나 열쇠를 집는 일, 평화의 손짓인 V자 만들기는 지금도 가능하다.
C.인조 팔은 실제 팔처럼 작동할 뿐만 아니라 외관도 비슷하다. 이렇게 만들기 위해 전문가들은 배터리와 조절장치를 실제 팔의 크기와 모양 안에 넣고 피부를 씌워 마무리하면서도 무게는 3kg 이하로 유지해야 했다.
HOW IT WORKS
1. 조절장치
전문가들은 삽입하는 형태의 근전성(筋電性) 센서(IMES)를 이용해 근육 활동을 감지하고 명령을 인조 팔에 무선으로 전송하는 실험을 하고 있다.
이런 장치를 이용하면 가슴에 장착하는 큼직한 전극이 필요 없다.
어깨 위로 감은 전선은 임플란트(이식물)에 무선 동력을 전달하고 신호들을 인조 팔의 컴퓨터에 전송해 명령을 해석, 팔에 동작을 지시하도록 한다.
전문가들은 전극을 신경이나 뇌에 직접 이식해 2009년까지는 보다 자연스러운 신경조절이 가능하도록 할 계획이다.
2. 동력
전문가들은 큼직하고 느리며 약한 전기모터 대신 과산화수소 공압장치를 시험 중이다.
과산화수소는 이리듐 촉매와 반응해 팔의 움직임을 조절한다. 착용자는 매일 아침 새 과산화수소 통을 장착하면 된다.
3. 유연성
프로토 2는 25가지 관절운동을 한다. 어깨와 팔목은 좌우, 상하로 움직일 수 있다.
또한 팔꿈치는 구부러지며 손가락도 마디마다 구부러진다. 각 관절은 탄소섬유와 알루미늄 합금으로 된 두 개의 가벼운 뼈로 연결된다.
4. 조립형 구조
모듈형 구조 덕분에 환자의 니즈에 맞게 어깨와 팔꿈치, 손목까지 자유롭게 조립할 수 있다.
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