뇌졸중 환자를 위한 의도 인식 기반 전기 자극 구동 손 재활 장갑 개발

Abstract

상지 마비에 의한 운동 장애를 겪는 뇌졸중 환자 대부분은 손 운동 능력의 상실을 겪으며 일상생활을 수행하는 데 있어 제약을 가진다. 기능적 전기 자극치료는 운동 능력이 상실된 근육에 전기 자극을 가해 수축을 유발함으로써 기능적인 움직임을 생성하는 치료법이다. 가벼운 무게, 작은 부피, 저렴한 가격의 전기 자극 장치는 손 운동 기능 개선 효과와 더불어 높은 접근성을 가진다. 하지만, 대부분의 전기 자극 장치는 뇌졸중 환자의 굽힌 손을 펴기 위한 신전근에 지속적인 전기 자극을 요해 근피로를 유발한다. 또한, 전기 자극 전달을 위해 기능적인 움직임 이외의 추가적인 조작을 요하기 때문에 사용자의 의도와 비동기화된 전기 자극을 생성한다. 본 연구는 기능적 전기 자극치료의 이점을 유지하며 앞선 한계점들을 극복할 수 있는 뇌졸중 환자를 위한 손 재활 장갑을 개발하였다. 실리콘 기반 보조기의 탄성력으로 손가락을 펴고, 전기 자극을 통해 손가락을 굽히는 하이브리드 구동방식을 설계하였다. 또한, 실리콘에 내장된 스트레인 센서를 통해 손가락 굴곡, 신전 의도를 인식하여 전기 자극 생성을 결정하는 파지 보조 제어 전략을 수립하였다. 뇌졸중 환자를 대상으로 설계한 작업 재활 훈련은 손 재활 장갑을 통해 향상된 손 운동 기능을 바탕으로 의도 인식에 기반한 능동적인 물체 파지 보조가 가능함을 보여준다.