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Nikkei X-TECH_2021.1.18

사이보그 사업 벤처 기업이 도전하는 ‘재활 테크’
그 열쇠는 독자적인 생체 신호 처리 기술

사이보그 사업을 운영하는 멜틴MMI(도쿄)와 준텐도(順天堂)대학은 만성 뇌졸중 환자를 대상으로 한 재활 장치의 임상연구를 개시했다. 손이나 손가락을 움직이려고 할 때의 생체 신호를 센서로 검지해 동작을 어시스트 하는 장치이다. 이번 임상연구에서 손의 운동 기능 회복 효과가 인정될 경우, 멜틴MML가 의료기기로서 실용화를 추진할 계획이다.

이번 임상연구는 뇌졸중의 후유증으로 인해 생각대로 손을 움직일 수 없는 환자를 대상으로 했다. 신경회로 손상으로 뇌에서 몸을 움직이는 명령을 마음먹은 대로 내리지 못하는 상태의 환자이다. 개발된 재활 장치는 뇌에서 명령을 내리는 신경회로의 재구축을 목표로 하는 ‘뉴로 리허빌리테이션(Neuro-Rehabilitation)’을 지원한다.

생체 신호에 따라 장치를 작동시키는 재활지원 기술은 이미 실용화되고 있다. 멜틴MMI의 생체 신호 처리기술이 기존의 기술과 다른 점은 무엇일까? “복수의 생체 신호 가운데 본인의 의지로 손이나 손가락을 움직이려고 하는 신호를 즉시 식별할 수 있는 알고리즘이 강점이다. 손가락의 움직임에는 많은 관절과 근육이 관련되어 있기 때문에 생체 신호 분석이 매우 어렵다”라고 멜틴MMI의 가스야(粕谷) 대표이사는 설명한다.

마비된 손의 근육과 관절에는 여러 종류의 생체 신호가 발생한다. 이러한 다양한 생체신호 가운데 자발적으로 움직이려고 하는 신호를 캐치하고 장치로 손을 움직임으로써 뇌가 올바른 동작을 인식하기 쉬워진다. 그 결과 뇌가 올바른 움직임을 위한 명령을 내리기 쉬워져 재활의 효율이 높아질 가능성이 있다.

2013년에 설립된 멜틴MMI는 독자적인 생체 신호 처리 알고리즘과 로봇핸드 기술을 개발해왔다. 과거에는 센서를 통해 얻은 정보로부터 ‘주먹’이나 ‘보자기’ 등 10종류 이상의 동작에 대한 생체 신호를 식별할 수 있는 의수 개발을 했었다. “우리들은 즉시 생체 신호를 처리해 분석할 수 있다. 하지만 지금까지는 복잡한 움직임의 생체 신호를 식별하기 어려웠으며 분석에도 시간이 걸렸다”라고 카스야 대표이사는 말한다.

로봇핸드 기술로는 원격으로 조작하는 사람의 손의 움직임을 실시간으로 재현해 움직이는 아바타 로봇 개발을 추진하고 있다. 2018년에는 컨셉 모델 ‘멜탄트-알파(MELTANT-α)‘를, 2020년에는 실증실험 모델 ‘멜탄트 베타(MELTANT-β)'를 발표했다. 이번 재활 장치에는 멜탄트의 개발에서 키워온 로봇 기술과 생체 신호를 분석하는 기술이 응용되었다.

-- 뇌의 활동 상황에 착안한 재활 기술 개발도 추진 --
뇌 활동 상황에 착안해 신경회로의 재구축을 목표로 하는 재활 기술 개발도 추진되고 있다. 재활 치료가 성공했을 경우에는 손상된 뇌 주위가 손상 부위를 대신해 활동함으로써 몸을 움직이는 명령을 보완해준다는 사실이 밝혀졌다. 뇌의 특정 부위가 활동하고 있는 경우에만 재활 어시스트 장치를 가동시키는 등의 기술 개발도 추진되고 있다.

벤처기업인 Connect(도쿄)는 뇌 안의 모니터링과 손가락 끝을 구부리고 펴는 동작을 어시스트 하는 장치를 결합해 새로운 재활 치료법을 개발하고 있다. 뇌 안의 신경 활동에서 발생되는 미약한 전압을 계측하는 뇌파계로 뇌의 활동 상태를 모니터링 하면서 로봇을 이용해 손끝을 구부리고 펴는 동작을 트레이닝 한다.

이 외에도 시마즈(島津)제작소 등이 근적외광 이미징 장치를 활용해 뇌 활동 상황을 모니터링 하면서 실시하는 재활 기술 개발을 추진하고 있다. 향후, 생체 신호를 고도로 식별할 수 있는 기술과 뇌 활동 상황을 분석하는 기술이 응용된 재활 기술이 개발된다면 효과적인 재활 치료법이 늘어날 것으로 보인다.

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