통증을 느끼는 로봇(의족)에 대한 이상한 연구

통증을 느끼는 로봇(의족)에 대한 이상한 연구

불편 함으로 인해 부상과 질병으로부터 우리를 보호하는 "고통"의 느낌. 이를 감지할 수 있는 의족을 개발한 결과를 담은 논문이 사이언스 로보틱스에 게재되었습니다. 애초에 왜 의족이 통증을 느낄 필요성이 있는 걸까요? 그리고 고통은 주관적인 감각이므로 이를 재현하기 위한 과정에서 문제가 발생하지 않을까요? 고통은 생존에 없어서는 안 될 도구입니다. 발로 못을 밟을 때 느껴지는 따끔한 느낌은 더 깊은 상처와 타박상을 경고합니다. 쇠 냄비를 만질 때의 뜨거운 느낌은 3도 화상과 같은 심한 화상을 예방합니다. 이상하게도 통증은 우리 몸을 불편하게 하는 동시에 보호합니다. 의족에서는 고통이란 찾아볼 수 없는 사치였습니다. 그러나 일부 연구자들은 날카로운 통증을 감지하고 착용자에게 통증을 전달하며 날카로운 물체를 자동으로 방출하는 보철물을 개발한 결과를 사이언스 로보틱스에 발표했습니다. 이론적으로 이 연구는 언젠가는 통증을 아주 자세하게 감지하는 생체 의족 및 의수 등으로 이어질 수 있습니다. 절단된 사지가 있는 환자는 보철물에 대해 깊은 관심을 가지게 됩니다. 하지만 환자들은 여전히 고통이 느껴지는 불편한 의수나 의족을 원하고 있을까요? 이 질문은 고통의 개념만큼이나 복잡합니다. 연구자들이 만든 보철물은 이번에 이미 판매된 "B Bionic Hand"의 보철물의 변형입니다. 이 인공 손이 무언가를 느끼는 메커니즘은 인간과 비슷합니다. 우리 피부에는 둔한 물체를 느낄 수 있는 기계적 수용체와 통증을 느낄 수 있는 통각 수용체가 있습니다. 마찬가지로 보철물의 손가락 끝은 "e-dermis"라고 하는 압력 센서 층으로 덮여 있습니다. 최상층은 대부분 "유해 수용체"이고 최하층은 대부분 "기계적 수용체"입니다. 보철물에 구부러진 물체를 잡으면 두 센서가 모두 손가락 끝으로 반응합니다. 즉, 이 물체는 날카롭지 않습니다. "이것은 보철물이 물체를 잡는 데 무해하거나 고통스럽지 않다는 것을 결정하게 합니다."라고 존스 홉킨스 대학교의 생물 의학 엔지니어 인 루크 오스본은 말합니다. 오스본은 이 기사의 주 저자입니다. "예리한 물체를 잡으면 국부적으로 압력이 집중됩니다. 보철물의 관점에서 볼 때 불쾌한 것으로 간주됩니다." 보철물은 압력 분포를 감지하여 무언가 잘못되었음을 감지하고 자동으로 날카로운 물체를 떨어뜨립니다. 그 후 정보가 착용자에게 전송됩니다. 센서가 감지 한 압력은 전기 신호로 변환되어 전극을 통과하여 마모 부위 인 상완의 신경을 자극합니다. “몸에 말초 신경이 있기 때문에 효과가 있습니다.”라고 오스본은 말합니다. 그에 따르면 감각 정보는 말초 신경을 통해 뇌로 전달됩니다. 사지가 절단되고 신경 말단이 없는 사람에서도 말초 신경은 척수에 연결되어 정보를 뇌로 전달합니다. 그 결과, 피험자는 실제로 존재하지 않는 사지에 통증을 경험할 수 있습니다. 보철물을 통해 느끼는 통증은 날카로운 물체를 만질 때 느끼는 통증과 다릅니다. 국부적인 압력을 느낄 때까지 불편함에 점차 증가하는 듯한 느낌입니다. 따끔거리는 통증도 존재합니다. 물론 자연적인 고통이 느껴질 때까지 연구를 통해 점차 발전될 것입니다. 어떤 사람들은 이것이 "물론"인 이유를 이해하지 못할 수도 있습니다. 클리블랜드 클리닉의 신경과 전문의 인 폴 마라스코는 "재미있다. 통증은 우리가 절단된 환자에게 주지 않으려 고 노력한 감정"이라고 말했습니다. 마라스코는 보조 장치 기술을 연구하고 있지만 이 연구에는 참여하지 않습니다. 절단된 사지가 있는 환자는 부상 자체의 고통 이상을 견뎌야 합니다. 그들은 의족을 착용하는 어려움을 견뎌야 합니다. 그리고 그것은 단지 불쾌한 느낌을 넘어서는 것일 수 있습니다. 마라스코는 말합니다. “그것이 흥미로운 아이디어 인 이유입니다. 매일 느끼는 것과 다른 느낌을 주는 것이 무엇인지 궁금해졌습니다. 매운 음식과 같습니다. 아프지만 맛있습니다” 그러나 여기에 문제가 있습니다. 예를 들어, 의사는 맹목적으로 통증을 주지 않아야 합니다. “고통을 느끼지 않기 위해 최선을 다하고 있다면 이 문제를 계획에 추가해야 합니다.”라고 그는 말합니다. 윤리적으로 생각할 때 고통을 준다는 것에서 문제가 되는 경계는 어디일까요. 오스본의 작업은 실험 시작 전에 적절하게 검토되었습니다. "우리는 실험을 매우 신중하게 시작했습니다. 계획은 윤리위원회에서 검토 중입니다. 자원 봉사자들에게 해가 되지 않을 것임을 분명히 했습니다."라고 그는 말했습니다. 자원 봉사자들은 언제든지 실험을 중단할 수 있었고 적용된 자극에 대한 명확한 상한선이 있었습니다. 그리고 이것은 두 번째 문제로 이어집니다. 고통은 주관적인 경험입니다. 보철물은 통증의 "느낌"을 받고 불쾌하다고 판단하고 이를 전기 신호로 변환합니다. 그러나 오스본이 개발한 것과 같은 시스템에서 의수를 사용하는 사람은 각자 다른 경험을 갖게 됩니다. 상업용으로 고통스러운 보철물을 개발하려면 각 착용자의 통증 내성을 존중하면서 보철물을 주의를 기울여서 착용해야 합니다. 물론 이것은 착용자가 애초에 고통을 느끼고 싶은 경우에만 해당됩니다. 바이오닉 여배우로도 알려진 Angel Giuffria는 "내 의수가 손상되었다는 알림을 받고 싶다는 생각이 들었습니다."라고 말했습니다. 그녀는 University of Southeast Louisiana에서 사지 절단 환자에 대한 편견을 연구하고 있었습니다. "하지만 정말 고통스러워야 합니까? 그건 사실이 아닙니다."라고 그녀는 덧붙입니다. 그러나 연구자들은 상업용 보철물에서 비 침습적으로 통증을 유발했습니다. 이것은 보철물에 더 자연스러운 느낌을 줄 수 있습니다. 빛 또는 기타 자극은 착용자가 의도 치 않게 보철물을 손상시켰음을 알리는 수단이 될 수 있습니다. 그러나 고통스러울 때의 이점 중 하나는 그로 인한 반응이 즉각적이라는 것입니다. 예를 들어, 뜨거운 주전자를 만지면 충격을 받고 반사로 놓아줍니다. 통증이 충분히 불쾌하지 않으면 잘 작동하지 않을 수 있습니다. 로봇 보철물은 먼 길을 왔습니다. Giuffria는 근전 보철물을 착용한 상태에서 사람들과 악수를 할 수도 있습니다. 그러나 그녀는 손이 떨리는 것을 느낄 수 없습니다. 상업용 보철물 중 어느 것도 착용자에게 피드백을 제공하지 않습니다 (연구 및 개발에는 많은 부분이 있지만 불행히도 판매 중인 제품은 없습니다). "지금까지는 피드백이 없습니다."라고 Jeffria는 말합니다. "나는 자신을 꼬집고 알을 쥐는 훈련을 했기 때문에 그를 얼마나 강하게 잡았는지 알 수 있을 뿐입니다." 근전 보철물이 착용자에게 확실한 피드백을 제공하기까지는 시간이 걸릴 것입니다. 고통은 훨씬 더 큽니다. 그리고 이러한 감정은 개인의 필요에 맞게 조정되어야 합니다. “혈관 질환으로 한쪽 다리를 잃고 다른 쪽 다리는 혈액 순환에 문제가 있다고 가정해 봅시다. 이 경우 표면의 질감이나 따뜻함을 알려주는 것이 확실히 도움이 될 것입니다.”라고 Peggy Chenowes는 말합니다. 그는 자신이 무릎 아래 절단 환자이자 사지 절단 환자를 위한 정보 출처 인 "Amp'd"의 창립자입니다. 그러나 감각을 만드는 것은 혼란스러울 수 있습니다. "선천적으로 사지가 없었던 사람들은 갑자기 느껴본 적이 없는 느낌을 받았을 때 갑자기 많은 불안감을 느낄 수 있습니다."라고 그는 말합니다. 연구원들은 기계에 감각을 주는 연구를 막 시작했습니다. 탐구의 여정은 감각을 복제하는 것뿐만 아니라 특정 감각을 무시하는 것입니다. 미래의 근 전기 의수족이 모두 고통스러워질까요? 실제로 사용자가 원하는 것에 달려 있습니다. 결국 고통과 고난 없이 얻을 수 있는 것은 아무것도 없습니다.