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“의수는 결코 완벽하지 않을 것입니다”

혁신적인 정신, 소형 DC 모터 및 터치 기능을 가지고 의수 시장을 뒤집을 작은 스타트업이 있습니다.

그저 문을 여는 기능이 많은 과제 중 첫 번째 단계입니다. 사람의 손은 손잡이를 감싸고 누르며 유연하게 움직입니다. 그에 비해 전기 기계 손 의수는 딱딱합니다. 문이 움직이면 개별적인 손가락에 큰 힘이 작용합니다. “이는 좋은 의수를 고품질 재료와 부품으로 제작해야 하는 이유입니다.”라고 슈테판 슐츠는(Stefan Schulz) 확신을 가지고 말합니다. 그는 독일 칼스루에(Karlsruhe) 시에 10명의 직원을 둔 신생 기업인 빈센트 시스템(Vincent Systems)의 설립자이자 CEO입니다. 의수에 관해서는 (Stefan Schulz)슈테판 슐츠가 전문가입니다. 그는 칼스루에 공과대학(KIT)에서 근무하는 동안 1999년, 첫 번째 전기 기계 의수를 제작했습니다. 10년 후에는 민간 부문으로 옮겼습니다.

현재, 빈센트 시스템의 3세대 의수가 사용 가능합니다. 슐츠는 “다른 모델보다 가볍고 컴팩트하며 기본적으로 사람 손의 무게와 같습니다.”라고 설명합니다. 가장 작은 버전은 어린이에게도 적합하며 착용자의 가장 어린 나이는 겨우 8세입니다. 이러한 손의 특별한 점은 생체공학적이라는 것입니다. 이는 각 개별 손가락이 하나의 DC 모터에 의해 능동적으로 구동되고 엄지손가락은 두 개에 의해 구동됨을 의미합니다. 모터는 손가락과 엄지손가락에 직접 설치되어 개별적으로 숫자를 교체할 수 있습니다. 빈센트 시스템의 의수를 특별하게 하는 것이 있습니다: 착용자에게 그립 강도에 대한 피드백을 제공하는 최초의 상업적 이용 가능 의수입니다. 이는 짧은 진동 펄스로 가능합니다. 손이 고르게 진동한다면 사람은 그 감각에 빠르게 익숙해져 더 이상 주의를 기울이지 않을 것입니다.

빈센트 시스템의 CEO인 슈테판 슐츠는(Stefan Schulz) 새로운 의수의 작동 방식을 설명합니다.

“의수의 세계는 수십 년 동안- 잠을 자고 있었고 오늘날에는 엔지니어의 천국입니다”

슈테판 슐츠는 (Stefan Schulz) 자신과 동료들이 설정한 작업이 결코 완성되지 않을 것임을 알고 있습니다. 그는 엔지니어로서 인간의 손을 최대한 모방한 메카트로닉스 의수를 개발하고자 합니다. “그러나 우리가 아무리 많은 혁신을 내놓더라도 인간의 원본과 비교하면 항상 타협이 발생할 것입니다. 제품은 결코 완벽하지 않을 것입니다. 항상 개선될 수 있습니다.” 그러나 이는 그를 낙담시키지 않습니다. 오히려 그의 일상 업무에 동기를 부여하고, 빈센트 시스템의 성공 비결 중 하나일 수 있습니다. 엔지니어들은 회사가 설립 후 짧은 기간 동안 의수 사용자의 피드백을 고려하고, 새로운 기술적 접근을 시도하면서 의수를 여러 번 완전하게 수정했습니다. 슈테판 슐츠의 말을 들어보면, 이는 (Stefan Schulz) 큰 문제가 아니었던 것으로 보입니다. 그는 엔지니어로서 분명히 자신의 전문 분야에서 편안함을 느낍니다.

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대부분의 팔 의수의 기본 디자인은 모터와 근전기 컨트롤러가 장착된 최초의 모델이 시장에 출시된 1960년대 이후로 변경되지 않았습니다. 착용자의 나머지 근육에 부착된 두 개의 전극을 통해 그리퍼를 열고 닫을 수 있습니다. 대부분의 경우 엄지와 검지에만 전원이 공급됩니다. 이 디자인은 많은 사용자가 이러한 간단한 기능에 만족했다는 사실로 인해 오랫 동안 많이 변경되지 않았습니다. 슈테판 슐츠는(Stefan Schulz) 다음과 같이 말합니다: “의수의 세계는 수십 년 동안 잠을 자고 있었고 오늘날에는 엔지니어의 천국입니다.” 그는 단순 의수의 견고함과 실용성을 높이 평가하면서도 “미래는 생체 공학 의수에 달려 있습니다! 우리에게 기술적 수단이 있으므로 이를 사용하여 고객이 더 높은 수준의 자유를 누릴 수 있도록 해야 합니다.”라고 말합니다.

약간의 추가 전력을 제공하는 맥슨 드라이브

의수는 상반된 설계 목표(높은 토크, 고속, 컴팩트한 크기 및 가능한 한 에너지 효율적)로 인해 중요한 엔지니어링 과제를 제시합니다. 따라서 통합 모터의 선택이 매우 중요해집니다. 빈센트 시스템의 의수는 최대 6개의 맥슨 브러시 DC 모터를 통합합니다: 최초의 화성 헬리콥터에도 사용되는 DCX 10 드라이브는 수정된 GP 10 A 플래너터리 기어와 함께 사용됩니다. 슈테판 슐츠는 “이 장치는(Stefan Schulz) 컴팩트하며 현재 당사의 애플리케이션에 사용할 수 있는 가장 높은 에너지 밀도를 가진 모터입니다.”라고 말합니다. 또한, 드라이브는 매일 매우 다양하고 무거운 부담에 노출되는 약 5년 동안 내구성이 있고 완벽하게 작동해야 합니다. “당사는 매우 만족하고 맥슨과 협력하여 향후 의수용 전기 모터를 추가로 수정할 계획입니다.”

각 의수에는 6개의 DCX 10 모터와 6개의 GP 10 A 기어가 있습니다.

각 손가락을 개별적으로 움직일 수 있다는 것은 착용자에게 많은 가능성을 열어줍니다. 근육 수축을 통해 매우 쉽게 활성화될 수 있는 12개의 그립 패턴을 이용할 수 있습니다(예: 근육 신호 유지 또는 이중 충격으로). 환자들이 도움을 받기 위해 건강한 손이 필요하지 않을 것이라는(Stefan Schulz) 점이 슈테판 슐츠에게 중요했습니다. “의수는 착용자를 도와야 하며 좋은 손의 주의을 요구하지 말아야 합니다.” 대부분의 고객은 손을 잘 제어하는 방법을 30분 이내에 익힐 수 있습니다. 사람에 따라 의수를 완전히 직관적으로 제어하려면 몇 주에서 몇 달이 더 걸립니다. 그 후, 착용자는 자전거를 타고 신발끈을 묶으며, 날달걀을 쥐고, 물론 문도 열 수 있습니다.