떨림 억제용 인공 근육

전 세계적으로 약 8천만 명이 떨림을 겪는 것으로 추정됩니다. 예를 들어, 파킨슨병을 앓고 있는 사람들이 있습니다. 비자발적인 주기적 움직임은 때때로 환자가 잔에서 술을 마시거나 글을 쓰는 것과 같은 일상 활동을 수행하는 데 큰 영향을 미칩니다. 착용형 소프트 로봇 장치는 이러한 떨림을 억제하는 잠재적 솔루션을 제공합니다. 그러나 기존 프로토타입은 아직 실제 치료법을 제공할 만큼 정교하지 않습니다.

영어: Max Planck Institute for Intelligent Systems(MPI-IS), University of Tübingen, University of Stuttgart의 Bionic Intelligence Tübingen Stuttgart(BITS) 협업에 참여하는 과학자들은 이를 바꾸고자 합니다. 이 팀은 팔뚝을 따라 묶인 두 가닥의 인공 근육이 있는 바이오로봇 팔을 장착했습니다. 이 비디오에서 볼 수 있듯이, 바이오로봇 팔(여기서는 기계적 환자라고 함)은 떨림을 시뮬레이션합니다.

여러 개의 실제 떨림을 기록하여 바이오로봇 팔에 투사한 다음 각 환자가 손목과 손을 흔드는 방식을 반영합니다. 그러나 떨림 억제가 활성화되면 전기 유압 액추에이터로 만들어진 가벼운 인공 근육이 앞뒤로 움직이는 것을 보상하는 방식으로 수축하고 이완합니다. 이제 떨림은 거의 느끼거나 볼 수 없습니다.

이 팔을 통해 팀은 두 가지 목표를 달성하고자 합니다. 첫째, 팀은 바이오로봇 팔을 이 분야의 다른 과학자들이 보조 외골격 기술에서 새로운 아이디어를 테스트할 수 있는 플랫폼으로 봅니다. 개발자는 생체역학적 컴퓨터 시뮬레이션과 함께 소프트 인공 근육의 성능을 빠르게 검증할 수 있으므로 실제 환자에 대한 시간이 많이 걸리고 비용이 많이 드는 임상 시험을 피할 수 있습니다. 일부 국가에서는 법적으로 불가능한 일입니다.

또한, 이 팔은 MPI-IS의 로봇 재료 부서가 과학계에서 잘 알려진 인공 근육의 시험대 역할을 합니다. 수년에 걸쳐, 이 소위 HASEL은 미세 조정되고 개선되었습니다. HASEL이 떨림 환자가 컵을 잡는 것과 같은 일상적인 작업에 더 잘 대처할 수 있도록 편안하게 착용할 수 있는 보조 착용형 장치의 구성 요소가 되는 것이 팀의 비전입니다.

"우리는 우리의 근육이 다른 사람들이 떨림을 겪고 있다는 것을 알아차리지 못할 정도로 매우 눈에 띄지 않게 입을 수 있는 의복의 구성 요소가 될 수 있는 엄청난 잠재력을 봅니다."

MPI-IS의 로봇 재료 부서의 포스트닥이자 저널 "Device"에 게재된 연구 논문의 첫 번째 저자인 알로나 샤간 쇼므론의 말입니다.

"우리는 HASEL 기술을 기반으로 하는 인공 근육이 손목의 광범위한 떨림에 충분히 빠르고 강력하다는 것을 보여주었습니다. 이것은 떨림이 있는 사람들을 위한 HASEL 기반 착용형 보조 장치의 엄청난 잠재력을 보여줍니다." 샤간이 덧붙였습니다.

"기계적 환자와 생체역학적 모델을 결합하면 테스트된 인공 근육이 매우 강한 떨림을 포함한 모든 떨림을 억제하기에 충분한지 측정할 수 있습니다. 따라서 착용형 기기를 만든다면 각 떨림에 개별적으로 반응하도록 조정할 수 있습니다."

Daniel Häufle이 덧붙여 말했습니다. 그는 튀빙겐 대학교의 Hertie 임상 뇌 연구소에서 교수로 재직하고 있습니다. 그는 무엇보다도 컴퓨터 시뮬레이션을 만들고 환자의 떨림 데이터를 수집했습니다.

"기계적 환자는 실제 환자에 대한 비용이 많이 들고 시간이 많이 걸리는 임상 시험 없이도 개발 초기에 새로운 기술의 잠재력을 시험할 수 있게 해줍니다." 슈투트가르트 대학의 계산 생물물리학 및 바이오로봇학과 교수인 신 슈미트는 이렇게 말합니다.

"많은 좋은 아이디어가 더 이상 추진되지 않는 경우가 많습니다. 임상 시험은 비용이 많이 들고 시간이 많이 걸리며 기술 개발의 초기 단계에서는 자금을 조달하기 어렵기 때문입니다. 우리의 기계적 환자는 개발 초기에 잠재력을 시험할 수 있게 해주는 솔루션입니다."

"로봇공학은 의료 응용 분야에서 큰 잠재력을 가지고 있습니다. 이 성공적인 프로젝트는 유연하고 변형 가능한 소재를 기반으로 하는 소프트 로봇 시스템이 중요한 역할을 할 것이라는 점을 강조합니다."

MPI-IS의 로봇 소재 부서 책임자인 크리스토프 케플링거가 결론지었습니다.

출처: https://www.sciencedaily.com/releases/2025/03/250306120744.htm