뇌파 분석해 움직이는 재활로봇

한·미과학자대회서 나노·로봇분야 100개 논문 발표 손을 움직이기 힘든 중증 장애인이 스키장갑처럼 생긴 장갑을 꼈다. 평소 손에 힘을 줄 수 없어 물건을 잡을 수 없던 사람이었다. 장갑을 끼고 손목을 움직이자 손가락이 움직이기 시작했다. 평소 심했던 떨림 현상도 줄었다. 그는 손목 움직임만으로 물을 따르고 컵을 쥐는 데 성공했다. 최근 미국 샌프란시스코 하얏트리젠시 호텔에서 열린 '2014년 한ㆍ미 과학자대회(UKC 2014)'에서는 각 분야에서 앞선 기술을 선보이는 '이머징 테크놀로지 프로그램' 세션에서 다양한 신기술이 발표돼 눈길을 끌었다. 이 행사에서는 논문 100여 편이 발표됐다. 한국과학기술연구원(KIST) 바이오닉스연구단은 '코워크(Co-walk)'라는 로봇을 선보였다. 뇌졸중이나 사지 마비 등으로 걷기 힘든 환자들을 재활훈련을 통해 손상된 신경을 회복시킨다. 재활훈련을 하려면 도와주는 사람 3~4명이 필요한데 이를 로봇으로 대체하는 움직임은 이미 10여 년 전부터 있었다. 하지만 교감이 부족한 로봇이 효과가 있느냐에 대해 의견이 분분했다. 지금까지 개발돼 상용화된 재활보조 로봇은 전 세계적으로 단 한 개에 불과하다. KIST 연구진은 뇌 상태를 어떻게 반영하느냐에 중점을 둔 코워크 로봇을 개발했다. 사용자 뇌파를 분석해 어떻게 움직이고 싶어하는지 로봇이 스스로 판단할 수 있다. 또한 무릎을 펴거나 굽힐 때 나타나는 근육 신호를 읽어 사용자가 자연스럽게 움직이며 재활훈련을 할 수 있도록 도움을 준다. 김승종 KIST 바이오닉스연구단장은 "골반 움직임까지 제어해 재활훈련을 마친 후에도 균형을 잃지 않게 도와준다"며 "현재 서울아산병원과 임상시험에 들어가 좋은 결과가 나올 것으로 기대한다"고 말했다. 조규진 서울대 기계항공공학부 교수는 딱딱한 부품이 없는 '웨어러블 로봇'을 공개했다. 장갑처럼 생긴 로봇은 딱딱한 뼈대 대신에 휘어지는 철사 같은 부품을 사용했다. 조 교수는 "장애인들과 만나면서 그들에게 필요한 것이 무엇인지를 찾으려 했다"며 "손을 이용해 식사를 하고, 물을 따르게 됐을 때 좋아하는 모습에 보람을 느꼈다"고 했다. 이 장갑은 손목을 살짝 앞뒤로 움직이기만 해도 손가락을 쥐었다 펼 수 있다. 뇌졸중이나 척수 손상 후유증으로 몸을 잘 움직이지 못했던 환자들은 재활을 마쳐도 손가락을 정교하게 움직일 수 없어 일상생활에 어려움이 많았다. 웨어러블 장갑 로봇은 손가락 떨림을 줄여주고 손가락을 쥐고 펴는 데 도움을 줘 비장애인처럼 생활할 수 있다. 데니스 홍 미국 UCLA 기계공학과 교수는 2013년 열린 'DARPA 챌린지'를 정리하고 내년에 열릴 대회에 참가할 새로운 로봇을 구상 중이라고 전했다. DARPA 챌린지는 로봇을 재난현장에서 활용할 수 있도록 만들어 겨루는 대회다. 김진상 미국 미시간대 재료공학부 교수는 전기가 흐르는 고분자 물질의 분자 배열을 한 방향으로 일치시켜 전자가 이동하는 길을 만드는 데 성공했다. 전기를 통하게 하고 싶은 두 물체가 있으면 김 교수가 개발한 물질을 페인트 칠하듯이 이어주기만 하면 된다. 김 교수는 "실리콘으로 만든 전자기기보다 전하의 이동 속도가 1600배 빨라졌다"며 "이번 성과는 그릴 수 있는 전자기기, 프린트가 가능한 전자기기 등 기존 전자기기에 대한 패러다임을 바꾸는 데 활용될 것"이라고 기대했다. 이지석 울산과기대(UNIST) 에너지ㆍ화학공학부 교수는 수은과 신경가스 등 작은 분자를 찾아내거나 지폐 또는 그림에 대해 진위 여부를 손쉽게 판별할 수 있는 감별 기술을 개발했다. 고분자 물질을 흘려주면서 특정한 패턴을 갖고 있는 빛을 쏴주면 액체이던 고분자가 딱딱하게 굳으면서 빛 같은 모양을 갖게 된다. 크기는 수십 ㎚(나노미터ㆍ10억분의 1m)에 불과해 사람 눈으로는 분간할 수 없다. 이 교수는 "오류가 날 확률은 10억분의 1에 불과하다"고 말했다. ■ 혈액속 암세포 잡아내는 기술도 선보여 암 환자 혈액 속에는 암세포들이 둥둥 떠다닌다. 하지만 말기암 환자라 해도 혈액 속에서 암세포가 발견될 확률은 1억분의 1에 불과하다. 하지만 혈액 속 암세포 움직임을 제어해 혈액 10㎖만 있어도 암에 걸렸는지 진단하는 기술이 개발됐다. 머지않아 집에서도 암 진단이 가능한 날이 올지 모른다. 홍승표 미국 일리노이대 약대 교수는 '혈중암세포(CTC)'를 정확하고 간편하게 찾아내는 기술을 공개했다. CTC는 혈액 1㎖당 수백 개가 떠다니기 때문에 이를 찾아내기가 매우 어려웠다. 또한 암세포는 변이가 다양하기 때문에 1~2개 암세포를 찾아낼 수 있는 '표지'를 이용하면 돌연변이가 발생한 나머지 암세포는 발견할 수 없었다. 홍 교수는 CTC가 이동할 때 혈관벽에 붙어서 굴러가다가 세포 안쪽으로 전이되는 움직임에서 힌트를 얻었다. 그는 "암세포가 혈관벽을 따라 움직이면 혈액 속에 있는 다른 세포와 구별할 수 있다"며 "이때 CTC를 찾을 확률은 1억분의 1에서 100만분의 1 정도로 높아진다"고 했다. 그 뒤 '덴드리모'라는 솔방울처럼 생긴 작은 물질에 암세포를 만나면 달라붙는 여러 '표지'를 붙이자 CTC에 달라붙는 것을 발견했다. 홍 교수는 "기존 방식보다 혈액 속에서 CTC를 찾는 확률이 약 150배 이상 높아졌고 임상시험에 들어갔는데 결과가 좋다"고 말했다. [샌프란시스코 = 원호섭 기자] 매일경제

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