무감각성 표면 근전도 센서 개발 성공

이상훈 디지스트 로봇및기계전자공학과 교수팀이 무감각성 표면 근전도 센서 개발에 성공했다.

최근 당뇨 등 성인병이 증가하면서 사고를 포함, 하지 절단 환자 수가 급증하고 있다.

이에 따라 잃어버린 다리를 로봇으로 대체하는 바이오닉 하지 기술이 개발되고 있다.

로봇 의족 개발을 위해 가장 중요한 사항은 절단 환자의 의도에 맞게 하지 기능이 안정적으로 구현돼야 하며 환자의 생체 신호를 신속하고 정확하게 획득할 수 있어야 한다.

가장 적합한 방법으로 비침습적인 표면 근전도 센서가 있지만 직접 활용하기 어렵다.

근전도 신호 기록을 위해 센서가 소켓 내부 실리콘 라이너 안에 위치해야 한다.

하지만 실리콘 라이너의 매우 좁고 습한 환경, 로봇 의족의 무게와 역동적인 움직임이 강하게 전달되는 소켓의 영향으로 센서의 손상 없이 장기간 동안 근육의 생체 신호를 안정적으로 기록할 수 없어 활용이 힘들다.

이 교수팀은 미세 전자 제어 기술을 통해 형성되는 생체인터페이스인 ‘무감각성 표면 근전도 센서’를 개발했다.

연구팀이 개발한 무감각성 표면 근전도 센서는 서펜타인 구조(뱀같은 구불구불한 구조)를 모방, 유연성과 신축성을 지닌다.

동시에 통기성과 접착성을 확보, 다양한 절단환자의 환부에 적용하여 장기간 반복적으로 사용할 수 있다.

검증을 위해 하지 절단환자에게 무감각성 표면 근전도센서를 부착한 후 근육 신호 기록을 통한 소자의 기능성 평가를 진행했다.

그 결과 다양한 환경에서 보행하는 절단환자의 근육 신호를 고품질로 실시간 획득에 성공했으며 이를 무선 전송, 로봇 의족에 내장된 동작 분석 센서를 통해 환자의 보행 보조가 가능함이 검증됏다.

이상훈 교수는 “절단 환자가 많지만 사용자의 의지가 반영돼 제어가 가능한 의족이 없어 일상생활에 제한이 많은 것으로 알고 있다”며 “향후 인체의 사지와 같은 감각과 운동 기능이 구현 가능한 바이오닉 사지를 개발, 절단 환자들도 모든 일상생활을 누릴 수 있게 만들고 싶다”고 밝혔다.

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