환자의 손가락 특성을 모사하는 손가락 로봇 개발

Abstract

경직은 속도에 의존하여 근 긴장도가 증가되는 운동성 질환이다. 따라서 Modified Ashworth Scale(MAS)나 Modified Tardieu Scale(MTS)와 같은 다양한 진단 방법들이 존재한다. MAS는 가장 널리 사용되는 방법이지만 이는 부드러운 조직의 구축과 경직현상을 구분하지 못한다. 이런 점에서 MTS가 MAS를 대체할 수 있다.

이 연구의 목적은 환자의 손가락을 모사하고, MAS와 MTS에 대한 교육의 기회를 제공하는 것이다. 환자의 손가락을 모사하기 위해, 손가락 로봇은 Proximal Interphalangeal Joint(PIP Joint)와 Metacarpophalangeal Joint(MCP Joint)를 독립적으로 움직일 수 있도록 만들어졌다. PIP Joint로는 기어를 통해 모터의 토크를 전달하였다.

실제환자의 데이터를 얻기 위해 환자에서의 관절 각도와 힘을 측정하였다. 얻어진 데이터는 경직이 있는 손가락의 catch 토크 모델을 수립하는데 사용되었다. MAS와 MTS의 각 경우마다 손가락 로봇은 진단 방법의 정의와 catch 토크 모델에 따라 제어되었다.

결과적으로, 환자의 손가락은 각 MAS와 MTS 등급의 특징을 나타냈다. 이것은 catch 토크를 보였으며, 각 등급의 정의에 따른 관절의 움직임을 보였다. 게다가 MTS 3등급과 MTS 4등급에 대한 clonus를 구현하였다. 이는 실제 의사의 진단으로 75% 일치하였으나 MAS 3등급은 구현하지 못하였다.