Todd Kuiken: A prosthetic arm that "feels"

번역: Namju Kwak 검토: Young-ho Park

So today, I would like to talk with you

자 오늘, 제가 하고 싶은 이야기는

about bionics,

바이오닉에 관한 것입니다.

which is the popular term

바이오닉은 생체의 한 부분을

for the science of replacing part of a living organism

메카트로닉 장치 또는 로봇으로 교체하는 과학분야라고

with a mechatronic device, or a robot.

통상적으로 알려져 있지요.

It is essentially

간단히 말씀드리면

the stuff of life meets machine.

이것은 인체의 활동을 기계로 대신하는 것이죠.

And specifically, I'd like to talk with you

저는 오늘 여러분에게 팔이 절단된

about how bionics is evolving

사람들을 위해 생체공학이 요즘 어떻게

for people with arm amputations.

발달되고 있는가를 말씀드리겠습니다.

This is our motivation.

저희들이 이런 연구를 하는 이유는 다음과 같습니다.

Arm amputation causes a huge disability.

팔이 절단되면 엄청난 장애를 초래합니다.

I mean, the functional impairment is clear.

절단으로 인한 기능 상실은 명백하죠.

Our hands are amazing instruments.

인간의 손은 훌륭한 기구입니다.

And when you lose one, far less both,

팔을 둘 다 잃는 것은 말할 것도 없고 팔을 하나만

it's a lot harder to do the things

잃어도 일생생활에서 필요한 일을

we physically need to do.

하기가 매우 힘듭니다.

There's also a huge emotional impact.

또한 정서적 충격도 엄청납니다..

And actually, I spend as much of my time in clinic

저는 저희 병원에서 환자들의

dealing with the emotional adjustment of patients

육체적 장애의 치유 뿐만아니라 정서적 적응을 위해서

as with the physical disability.

많은 시간을 보냅니다.

And finally, there's a profound social impact.

마지막으로, 팔을 잃으면 사회생활에도 엄청난 미치지요.

We talk with our hands.

우리는 의사소통을 할때 손을 사용하고

We greet with our hands.

인사할 때도 악수를 하고

And we interact with the physical world with our hands.

또한 손을 통해서 물리적 세계와 상호작용합니다.

And when they're missing,

손을 잃으면

it's a barrier.

이런일을 할 수 없게 되지요.

Arm amputation is usually caused by trauma,

팔을 잃게되는 이유는 주로

with things like industrial accidents,

산업사고, 자동차 사고,

motor vehicle collisions

그리고 가슴아프게도 전쟁으로 인한

or, very poignantly, war.

외상에 기인합니다.

There are also some children who are born without arms,

그리고 선천적 사지결손이라고

called congenital limb deficiency.

팔다리가 없이 없이 태어난 사람들도 있지요.

Unfortunately, we don't do great

그런데 불행히도 기존 의수의

with upper-limb prosthetics.

기능은 매우 미흡합니다.

There are two general types.

의수에는 주로 두가지의 유형이 있지요.

They're called body-powered prostheses,

첫번째 타입은 신체의 동력을 사용해서

which were invented just after the Civil War,

작동하는 의수인데 미국의 남북전쟁 직후에 발명된 후

refined in World War I and World War II.

1차 및 2차 세계 대전 시 개량되었지요.

Here you see a patent

이것은 1912년에 특허를 받은

for an arm in 1912.

의수(義手)의 도형이지요.

It's not a lot different

이 의수는 지금 제 환자들이 사용하는 것과

than the one you see on my patient.

크게 다르지 않습니다.

They work by harnessing shoulder power.

이것은 어깨 근육을 사용해서 작동시킵니다.

So when you squish your shoulders, they pull on a bicycle cable.

어깨 근육에 힘을 주면 케이블을 잡아 당기지요.

And that bicycle cable can open or close a hand or a hook

그러면 인공손이나 갈고리를 열었디 폈다 하거나

or bend an elbow.

팔꿈치를 구부리지요.

And we still use them commonly,

이런 의수가 아직도

because they're very robust

널리 사용되는 이유는 그들이 비교적

and relatively simple devices.

간단하고 견고하기 때문이지요.

The state of the art

최첨단 상지 보조기는

is what we call myoelectric prostheses.

근전전동의수라는 것입니다.

These are motorized devices

이것은 근육에서 나오는 미세한

that are controlled

전기로 제어하는 모터가

by little electrical signals from your muscle.

달린 장치들이죠.

Every time you contract a muscle,

우리가 근육을 움직이면

it emits a little electricity

미세한 전기가 발생하는데

that you can record with antennae or electrodes

안테나 또는 전극으로 그것을 감지하면

and use that to operate the motorized prosthesis.

모터가 달린 의지를 작동시킬 수 있지요.

They work pretty well

이런 장치는 손만 잃은 사람들에게는

for people who have just lost their hand,

꽤 잘 작동하는데 그 이유는 팔에

because your hand muscles are still there.

손을 움직이는 근육이 남아있기 때문이죠.

You squeeze your hand, these muscles contract.

손을 꽉 쥐면 여기 근육이 수축하고

You open it, these muscles contract.

손을 펴면 여기 근육이 수축하죠.

So it's intuitive, and it works pretty well.

이는 직관적이고, 꽤 작동을 잘합니다.

Well how about with higher levels of amputation?

그런데 더 윗쪽에서 팔이 절단되는 경우는 어떻게하죠?

Now you've lost your arm above the elbow.

팔꿈치 위에서 팔이 절단됐다고 가정해 보세요.

You're missing not only these muscles,

즉, 이런 근육뿐만 아니라

but your hand and your elbow too.

손과 팔꿈치도 잃은 경우를 말합니다.

What do you do?

그럴때는 어떻게 해야 할까요?

Well our patients have to use

저희 환자들은

very code-y systems

팔 꿈치 위에 있는

of using just their arm muscles

근육에서 나오는 신호를 사용해서

to operate robotic limbs.

로봇팔을 작동시킵니다.

We have robotic limbs.

저희들은 로봇팔을 사용하지요.

There are several available on the market, and here you see a few.

현재 시중에는 이들을 포함한 여러 종류의 의수가 판매됩니다.

They contain just a hand that will open and close,

그런데 이런 의수는 손을 쥐고 펴고, 손목을 돌리거나

a wrist rotator and an elbow.

또는 팔을 굽히는 기능밖에 없지요.

There's no other functions.

다른 기능은 없습니다.

If they did, how would we tell them what to do?

기능이 있다고 해도 운동명령을 내리는 방법이 없지요.

We built our own arm at the Rehab Institute of Chicago

저희들의 시카고 재활연구소는 6개의 모터를 사용해서

where we've added some wrist flexion and shoulder joints

팔목을 어느정도 굽힐 수 있고, 어깨관절의 움직임도 허용하는

to get up to six motors, or six degrees of freedom.

6자유도의 상지의지를 개발해습니다.

And we've had the opportunity to work with some very advanced arms

저희들은 이러한 프로토 타입을 사용해서

that were funded by the U.S. military, using these prototypes,

미 육군의 지원하에 개발되고 있는 최첨단 상지의지

that had up to 10 different degrees of freedom

개발에 참여하기도 했는데 이들은 손 움직임을

including movable hands.

포함해서 10자유도 기능을 가지고 있습니다.

But at the end of the day,

그러나 결국 가장 중요한 것은

how do we tell these robotic arms what to do?

로봇팔에게 어떻게 명령을 내리냐는 것입니다.

How do we control them?

어떻게 로봇팔을 제어하나요?

Well we need a neural interface,

우리가 원하는 로봇팔은

a way to connect to our nervous system

우리의 신경계통 또는 두뇌와 직접 연결하거나

or our thought processes

또는 어떤 신경 인터페이스를 통해

so that it's intuitive, it's natural,

여러분이나 저처럼 직관적이고 자연스럽게

like for you and I.

움직일 수 있는 것이죠.

Well the body works by starting a motor command in your brain,

우리가 뇌에서 내리는 운동명령은

going down your spinal cord,

척추를 따라 내려가다가 신경을 통해

out the nerves and to your periphery.

운동조직으로 전달되지요.

And your sensation's the exact opposite.

그러나 감각은 전달 방향이 정반대지요.

You touch yourself, there's a stimulus

우리가 우리의 몸을 만지면

that comes up those very same nerves back up to your brain.

그 촉감은 위와 똑같은 신경을 통해서 두뇌로 전달되지요.

When you lose your arm, that nervous system still works.

팔을 잃어도, 이 신경 체계는 여전히 작동합니다.

Those nerves can put out command signals.

그런 신경들은 운동명령 신호를 보낼 수 있지요.

And if I tap the nerve ending

그래서, 제가 2차대전에서 팔을 잃은

on a World War II vet,

참전용사의 신경종말을 건드리면 그는 지금도

he'll still feel his missing hand.

그의 없어진 손을 느낄 겁니다.

So you might say,

그렇다면, 뇌 또는 신경종말에

let's go to the brain

운동명령 신호를 주면

and put something in the brain to record signals,

문제가 해결되는게 아니냐고

or in the end of the peripheral nerve and record them there.

여러분이 말씀하실 지 모릅니다.

And these are very exciting research areas,

그런데 그것은 매우 흥미는 있지만 실지로

but it's really, really hard.

실행하기가 매우 힘든 연구분야입니다.

You have to put in

그렇게 하려면,

hundreds of microscopic wires

마이크로 볼트 단위의 전기로

to record from little tiny individual neurons -- ordinary fibers

작동하는 신경세포와 접속할 수 있게

that put out tiny signals

수백개의 미세한 전선을

that are microvolts.

신경섬유로 연결해야 하니까요.

And it's just too hard

그런데 그런 기술을 환자들에게

to use now and for my patients today.

사용하는 것은 너무 어렵습니다.

So we developed a different approach.

그래서 저희들은 신경세포 신호의

We're using a biological amplifier

생물학적 증폭기라고 말할 수 있는

to amplify these nerve signals -- muscles.

근육을 사용하는 방법을 개발했지요.

Muscles will amplify the nerve signals

근육은 신경세포의 전기신호를

about a thousand-fold,

약 천배 정도 증폭시키기 때문에

so that we can record them from on top of the skin,

전에 보신 것과 같이 피부 위에

like you saw earlier.

전극을 부착시킬 수 있게 하는데

So our approach is something we call targeted reinnervation.

이런 방식을 "표적근육 신경재지배"라고 하지요.

Imagine, with somebody who's lost their whole arm,

팔 전체를 잃은 사람도

we still have four major nerves

팔로 내려가는 4대 신경은

that go down your arm.

그대로 남아있지요.

And we take the nerve away from your chest muscle

저희들은 그런 신경을 떼어내서

and let these nerves grow into it.

적절한 가슴 근육안으로 자라게 하지요.

Now you think, "Close hand," and a little section of your chest contracts.

그러면 "손을 쥐는" 생각을 하면 가슴 근육의 어떤 부분이 수축하고,

You think, "Bend elbow,"

"팔꿈치를 굽혀라"고 생각하면

a different section contracts.

다른 부분이 수축하지요.

And we can use electrodes or antennae

그러면 그런 부분의 근육에서 나오는 전기신호를

to pick that up and tell the arm to move.

전극 또는 안테나로 포착해서 의수를 움직일 수 있지요.

That's the idea.

그게 저희들의 계획이었죠.

So this is the first man that we tried it on.

이분은 저희들이 이런 방식을 처음으로 시도한 분입니다.

His name is Jesse Sullivan.

이분의 이름은 제시 설리번입니다.

He's just a saint of a man --

이분은 성인군자처럼

54-year-old lineman who touched the wrong wire

성격이 착한 54세의 가선공인데

and had both of his arms burnt so badly

고압선을 잘못 건드려 두손이 심하게 타서

they had to be amputated at the shoulder.

어깨에서 양쪽팔을 절단해야 했었지요.

Jesse came to us at the RIC

저희 시카고 재활원은

to be fit with these state-of-the-art devices, and here you see them.

제시씨를 위해 여기서 보시는 것과 같이

I'm still using that old technology

왼쪽은 최첨단 의수를 만들었고

with a bicycle cable on his right side.

오른쪽은 자전거 케이블 방식의 의수를 만들었지요.

And he picks which joint he wants to move with those chin switches.

그는 턱 스위치로 움직이고 싶은 관절을 선택하지요.

On the left side he's got a modern motorized prosthesis

제시씨의 왼쪽 의수에는

with those three joints,

모터가 달렸고 관절이 3개 있고

and he operates little pads in his shoulder

그는 어깨에 붙힌 작은 패드를 통해

that he touches to make the arm go.

의수의 움직임을 조절합니다.

And Jesse's a good crane operator,

제시씨는 의수를 조절하는데 소질이 있고

and he did okay by our standards.

우리의 기준으로 볼때 성적이 좋습니다.

He also required a revision surgery on his chest.

그는 마침 흉부 재수술을 기다리고 있어서

And that gave us the opportunity

표적근육 신경재지배 수술을

to do targeted reinnervation.

동시에 실시할 수 있었습니다.

So my colleague, Dr. Greg Dumanian, did the surgery.

수술은 저의 동료인 그레그 두마니안씨가 했지요.

First, we cut away the nerve to his own muscle,

수술 절차는

then we took the arm nerves

팔로 가는 신경을 잘라내서

and just kind of had them shift down onto his chest

가슴 아래쪽으로 옮기고

and closed him up.

수술 상처를 꿰메는 것이죠.

And after about three months,

수술후 약 3개월 후

the nerves grew in a little bit and we could get a twitch.

신경이 약간 자라고 근육이 경련하는 것도 볼 수 있었죠.

And after six months, the nerves grew in well,

6개월 후에는 신경이 많이 자랐고

and you could see strong contractions.

근육이 강하게 수축할 수 있었어요.

And this is what it looks like.

이것은 수술한 부위를 찍은 비디오입니다.

This is what happens when Jesse thinks

그가 손을 펴고 쥐거나 또는

open and close his hand,

팔꿈치를 구부리거나 펴는 생각을 하면

or bend or straighten your elbow.

이렇게 근육이 움직이지요.

You can see the movements on his chest,

우리는 그의 가슴이 움직이는 것을

and those little hash marks

볼 수 있는데 작은 해시로 표시된 부분은

are where we put our antennae, or electrodes.

안테나 또는 전극을 붙이는 곳입니다.

And I challenge anybody in the room

여러분들은 아마도

to make their chest go like this.

가슴 근육을 이렇게 움직이지 못하실 겁니다.

His brain is thinking about his arm.

그의 두뇌는 지금 자신의 팔을 생각하고 있지요.

He has not learned how to do this with the chest.

그는 가슴 근육을 이렇게 움직이는 것을 배우지 않았지요.

There is not a learning process.

의수를 사용하는 방법을 배우는 과정은 없지요.

That's why it's intuitive.

그래서 직관적이라는 것이죠.

So here's Jesse in our first little test with him.

이것은 저희들이 제시와 처음으로 실시한 짧은 실험입니다.

On the left-hand side, you see his original prosthesis,

왼쪽 사진은 제시씨가 턱으로 스위치를

and he's using those switches

눌러서 나무조각을 한 상자에서 다른 상자로

to move little blocks from one box to the other.

움직이는 것을 보여줍니다.

He's had that arm for about 20 months, so he's pretty good with it.

제시씨는 그 팔을 약 20개월 사용했기 때문에 능숙하죠.

On the right side,

오른쪽 비디오는

two months after we fit him with his targeted reinnervation prosthesis --

표적근육 신경재지배 수술을 한 2개월 후를 보여주는데

which, by the way, is the same physical arm,

여기서 보는 의수는 프로그램만

just programmed a little different --

약간 다르게 됐을뿐이지 왼쪽과 똑 같은 의수인데

you can see that he's much faster

나무조각을 움직이는 속도도 훨씬 더 빠르고

and much smoother as he moves these little blocks.

움직임도 훨씬 더 부드러운것을 볼 수 있습니다.

And we're only able to use three of the signals at this time.

우리는 이 테스트에서 3개의 전기 신호만 사용할 수 있었습니다.

Then we had one of those little surprises in science.

그런데 우리는 놀라운 사실을 하나 발견하게 됐지요.

So we're all motivated to get motor commands

저희들은 모두 로봇팔을 조절하는

to drive robotic arms.

구동 신호를 향상하려고 노력했죠

And after a few months,

그러던 몇달 후 저희들은

you touch Jesse on his chest,

어떤것이 제시씨의 가슴을 누르면

and he felt his missing hand.

그가 없어진 손을 느끼기 시작했어요.

His hand sensation grew into his chest again

그의 신경이 가슴속으로 자라면서 손 감각이 돌아온 것인데

probably because we had also taken away a lot of fat,

그건 아마 수술을 할 때 지방을 너무 많이 잘라내서

so the skin was right down to the muscle

피부가 근육에 너무 가까이 붙어서 말하자면

and deinnervated, if you would, his skin.

신경자극이 전달되지 못한 이유일지 모릅니다.

So you touch Jesse here, he feels his thumb;

그래서, 여기를 누르면 엄지손가락을 느끼고

you touch it here, he feels his pinky.

여기를 누르면 새끼 손가락을 느낍니다.

He feels light touch

그는 1그램 정도의 가벼운 힘으로

down to one gram of force.

누르는 것 까지 느낄 수 있습니다.

He feels hot, cold, sharp, dull,

그는 그의 없어진 손, 아니 그의 가슴에서

all in his missing hand,

뜨거움, 차가움, 뾰족함 그리고 무딤을

or both his hand and his chest,

느낄 수 있지만

but he can attend to either.

그는 의수는 그런 감각을 못느끼지요.

So this is really exciting for us,

이런 사실은 이제 우리가 감각의 관문을

because now we have a portal,

찾았다는 의미에서 매우 흥미진진하죠.

a portal, or a way to potentially give back sensation,

이것은 제시씨가 그의 의수로 만지는

so that he might feel what he touches

물건에 대한 감각을 느낄 수 있는

with his prosthetic hand.

관문이 있을 가능성을 제시해 줍니다.

Imagine sensors in the hand

의수에 달린 센서의 신호가

coming up and pressing on this new hand skin.

가슴에 와서 닿는다고 상상해 보세요.

So it was very exciting.

이건 매우 흥미진진한 일이죠.

We've also gone on

그래서 우리는 애당초의 주목표였던

with what was initially our primary population

팔꿈치 위가 절단된

of people with above-the-elbow amputations.

사람들을 위해 일하기 시작했지요.

And here we deinnervate, or cut the nerve away,

여기서 우리는

just from little segments of muscle

근육의 작은 부분의

and leave others alone

신경을 짤라내서 위-아래 신호로

that give us our up-down signals

사용하고 나머지는 그대로 둡니다.

and two others that will give us a hand open and close signal.

그리고 다른 2개는 손을 쥐고 펴는데 사용하죠.

This was one of our first patients, Chris.

이 분은 우리의 첫 환자들의 하나인 크리스입니다.

You see him with his original device

왼편은 그가 오리지날 의지를

on the left there after eight months of use,

8개월 동안 사용한 후이고

and on the right, it is two months.

오른편은 2개월 후 입니다.

He's about four or five times as fast

간단한 이 테스트로 보면 오른편이

with this simple little performance metric.

약 4-5배 더 빠르지요.

All right.

좋습니다.

So one of the best parts of my job

제 직업의 가장 큰 혜택의 하나는

is working with really great patients

훌륭한 환자이자 연구 협력자인

who are also our research collaborators.

사람들과 함께 일한다는 것입니다.

And we're fortunate today

저는 오늘 우리가 아만타 킷츠를

to have Amanda Kitts come and join us.

모시고 함께 할 수 있어서 기쁩니다.

Please welcome Amanda Kitts.

아만다 킷츠를 박수로 맞이해 주세요.

(Applause)

(박수)

So Amanda, would you please tell us how you lost your arm?

아만다씨, 어떻게 팔을 잃게 되었는지 말해줄 수 있나요?

Amanda Kitts: Sure. In 2006, I had a car accident.

AK: 물론이죠. 2006년에 교통사고를 당했어요.

And I was driving home from work,

저는 퇴근하고 집으로 운전하고 있었는데,

and a truck was coming the opposite direction,

반대쪽 차선을 달리던 트럭 한대가

came over into my lane,

저의 차선으로 넘어 들어와,

ran over the top of my car and his axle tore my arm off.

제 차의 위로 넘어가면서 차축이 제 팔을 절단시켰어요.

Todd Kuiken: Okay, so after your amputation, you healed up.

TK: 그리고 팔이 절단된 후 상처가 아물었지요.

And you've got one of these conventional arms.

그리고는 재래식 의수를 사용하셨죠.

Can you tell us how it worked?

그것이 잘 작동했나요?

AK: Well, it was a little difficult,

AK: 음, 이두박근과

because all I had to work with was a bicep and a tricep.

삼두박근만 쓸 수 있어서 좀 힘들었어요.

So for the simple little things like picking something up,

그래서, 물건 집어 올리는것 같은 간단한 일을 할때

I would have to bend my elbow,

팔꿈치를 구부린 후,

and then I would have to cocontract

작동 모드를 바꾸기 위해

to get it to change modes.

두가지 신호를 동시에 보내야 했어요.

When I did that,

그렇게 할 때면,

I had to use my bicep

손을 쥐려면

to get the hand to close,

이두박근을 사용해야 했고,

use my tricep to get it to open,

손을 펼라면 삼두박근을 사용해야 했고,

cocontract again

팔꿈치를 다시 움직이려면

to get the elbow to work again.

두가지 신호를 또 동시에 보내야 했지요.

TK: So it was a little slow?

TK: 속도가 좀 느렸나요?

AK: A little slow, and it was just hard to work.

AK: 좀 느렸고 작동하는 방법이 너무 힘들었어요..

You had to concentrate a whole lot.

전적으로 집중을 해야 했으니까요.

TK: Okay, so I think about nine months later

TK: 오케이. 표적근육 신경재지배

that you had the targeted reinnervation surgery,

수술을 한 후 모든 신경이 다 제대로

took six more months to have all the reinnervation.

작동할 때 까지 6개월이 또 걸렸지요.

Then we fit her with a prosthesis.

그리고는 우리가 아만다에게 의수를 줬지요.

And how did that work for you?

그것이 잘 작동했나요?

AK: It works good.

AK: 잘 작동했어요.

I was able to use my elbow

저는 팔꿈치와 손을

and my hand simultaneously.

동시에 사용할 수 있었어요.

I could work them just by my thoughts.

생각만 해서 의수를 움직일 수 있으니까요.

So I didn't have to do any of the cocontracting and all that.

그래서 두가지 신호를 동시에 보내고 그럴 필요가 없었어요.

TK: A little faster?

TK: 속도가 약간 빨랐나요?

AK: A little faster. And much more easy, much more natural.

AK: 약간 빨랐죠. 그리고 훨씬 쉽고, 훨씬 자연스러웠어요.

TK: Okay, this was my goal.

TK: 좋습니다. 제 목표는 다음과 같았습니다.

For 20 years, my goal was to let somebody

지난 20년 동안 저의 소원은

[be] able to use their elbow and hand in an intuitive way

팔꿈치와 손을 직관적으로 동시에

and at the same time.

움직이는 것이었지요.

And we now have over 50 patients around the world who have had this surgery,

현재 전세계에 걸쳐 50명 이상의 환자가 저희들로 부터

including over a dozen of our wounded warriors

이런 수술을 받았는데 이 숫자에는 12명 이상의

in the U.S. armed services.

미국 상이용사도 포함됩니다.

The success rate of the nerve transfers is very high.

신경이식 수술의 성공률은 매우 높습니다.

It's like 96 percent.

96 퍼센트 수준이죠.

Because we're putting a big fat nerve onto a little piece of muscle.

근육의 작은 부위에 신경섬유를 많이 이식하고

And it provides intuitive control.

그것을 직관적으로 제어할 수 있으니까요.

Our functional testing, those little tests,

우리가 실시한 간단한 기능시험의 결과는

all show that they're a lot quicker and a lot easier.

이 방법이 훨씬 더 빠르고 쉽다는 것을 보여줍니다.

And the most important thing

또 가장 중요한 것은

is our patients have appreciated it.

우리 환자들이 좋아한다는 것이죠.

So that was all very exciting.

그래서 우리는 매우 기뻣습니다.

But we want to do better.

그러나 우리는 더 잘하고 싶습니다.

There's a lot of information in those nerve signals,

신경 신호에는 많은 정보가 있는데 저희들은

and we wanted to get more.

그걸 더 활용하고 싶었어요.

You can move each finger. You can move your thumb, your wrist.

우리는 각 손가락 그리고 손목을 움직일 수 있죠.

Can we get more out of it?

의수로 그런게 가능할까요?

So we did some experiments

그래서 우리는 미안하게도

where we saturated our poor patients with zillions of electrodes

우리 환자들의 몸에 전극을 잔뜩부치고

and then had them try to do two dozen different tasks --

20여 가지 다른 임무를 수행하는 실험을 했지요 -

from wiggling a finger to moving a whole arm

손가락 움지기, 팔 전체 움직이기,

to reaching for something --

손을 들어서 어떤 물건을 잡는것 등,

and recorded this data.

그리고는 그 결과를 기록했지요.

And then we used some algorithms

그리고 우리는 음성 인식 알고리즘과

that are a lot like speech recognition algorithms,

매우 유사한 패턴 인식 알고리즘을

called pattern recognition.

몇개 사용했지요.

See.

보셨죠?

(Laughter)

(웃음)

And here you can see, on Jesse's chest,

이것은 제시씨가 3가지 다른일을

when he just tried to do three different things,

하려고 할 때 그의 가슴에 3가지

you can see three different patterns.

패턴이 나타나는 것을 보여줍니다.

But I can't put in an electrode

그러나 저는, 거기에 전극을 꽂고

and say, "Go there."

"이걸 해라"고 의수에게 명령 할 수 없죠.

So we collaborated with our colleagues in University of New Brunswick,

그래서 저는 뉴 브런스윅 대학교의 저희 동료들과 함께

came up with this algorithm control,

제어 알고리즘을 고안했는데

which Amanda can now demonstrate.

지금 아만다가 그 결과를 보여드리겠습니다.

AK: So I have the elbow that goes up and down.

AK: 저는 팔꿈치를 굽혔다 폈다 할 수 있고

I have the wrist rotation

손목을 돌리고 -

that goes -- and it can go all the way around.

완전히 한 바퀴 돌릴수도 있지요.

And I have the wrist flexion and extension.

그리고 손목을 굽혔다 폈다 할 수 있고

And I also have the hand closed and open.

손을 오무렸다 폈다 할 수도 있습니다.

TK: Thank you, Amanda.

TK: 아만다씨 고맙습니다..

Now this is a research arm,

이것은 연구용 의수인데

but it's made out of commercial components from here down

여기의 아래 부분은 시판되는 부품이나

and a few that I've borrowed from around the world.

또는 세계 각지에서 빌린 것으로 만들었습니다.

It's about seven pounds,

이 의수의 무게는 3kg이 약간 넘는데

which is probably about what my arm would weigh

만약에 제팔을 여기쯤에서 짤른다면

if I lost it right here.

그정도 무게가 되겠지요.

Obviously, that's heavy for Amanda.

이건 물론 아만다씨에게는 좀 무겁지요.

And in fact, it feels even heavier,

그런데 자연적으로 부착된게

because it's not glued on the same.

아니니까 더 무겁게 느껴지죠.

She's carrying all the weight through harnesses.

아만다는 어깨 벨트로 의수를 지탱합니다.

So the exciting part isn't so much the mechatronics,

그런데 흥미로운 부분은 메카트로닉스 보다는

but the control.

제어 쪽입니다.

So we've developed a small microcomputer

그래서 우리는 소형 마이크로 컴퓨터를 개발했는데

that is blinking somewhere behind her back

아만다의 등 뒤에서 반짝이는게 그겁니다.

and is operating this

아만다는 그녀의 가슴 근육에서 나오는

all by the way she trains it

신호를 어떻게 사용할 것인지를

to use her individual muscle signals.

컴퓨터에게 가르켜 주지요.

So Amanda, when you first started using this arm,

아만다씨가 처음에 이 팔을 쓰기시작했을 때

how long did it take to use it?

컴퓨터가 사용법을 배우는데 얼마나 걸렸나요?

AK: It took just about probably three to four hours

AK: 콤퓨터를 가르키는데 3~4시간 정도

to get it to train.

걸렸던 것 같아요.

I had to hook it up to a computer,

그리고 컴퓨터에 연결해야 했기 때문에

so I couldn't just train it anywhere.

아무데서나 훈련시킬 수는 없었어요.

So if it stopped working, I just had to take it off.

그래서 의수가 말을 안들으면 의수를 떼야 했어요.

So now it's able to train

지금은 이 작은 장비로

with just this little piece on the back.

의수를 훈련시킬 수 있고

I can wear it around.

등뒤에 항상 메고 다닐 수 있지요.

If it stops working for some reason, I can retrain it.

어쩌다가 의수가 말을 안들으면 다시 훈련시킬 수 있어요.

Takes about a minute.

1분 정도 걸리죠.

TK: So we're really excited,

TK: 이건 임상적으로

because now we're getting to a clinically practical device.

실용적인 의수에 가깝기 때문에 매우 흥미진진 합니다.

And that's where our goal is --

임상적으로 실용적인 의수를

to have something clinically pragmatic to wear.

만드는 것이 바로 우리의 긍국적인 목표니까요.

We've also had Amanda able to use

저희들은 또한 아만다씨가 앞서 보여드렸던

some of our more advanced arms that I showed you earlier.

우리의 최신형 의수를 시도해 보게 했죠.

Here's Amanda using an arm made by DEKA Research Corporation.

이것은 DEKA 연구 회사가 만든 의수를 아만다가 사용하는 겁니다.

And I believe Dean Kamen presented it at TED a few years ago.

이건 몇년 전에 디인 케이먼씨가 TED에 소개한 것으로 알고 있습니다.™

So Amanda, you can see,

보시는 바와같이, 아만다는 이 의수를

has really good control.

잘 사용하고 있습니다.

It's all the pattern recognition.

이게 전부 패턴인식 덕분이죠.

And it now has a hand that can do different grasps.

이 의수는 여러가지 방식으로 물건을 잡을 수 있죠.

What we do is have the patient go all the way open

우리는 각 환자들이 완전히 개방적인 마음으로

and think, "What hand grasp pattern do I want?"

"그들이 원하는 움켜쥠 기능"을 결정하라고 권고하죠.

It goes into that mode,

그리고는 그들의 의수가

and then you can do up to five or six different hand grasps with this hand.

5 - 6개의 각각 다른 움켜쥐는 동작을 할 수 있게 만들죠.

Amanda, how many were you able to do with the DEKA arm?

아만다씨, DEKA 팔로 몇 가지 움켜쥐는 동작을 할 수 있었죠?

AK: I was able to get four.

AK: 4 가지를 할 수 있었어요.

I had the key grip, I had a chuck grip,

열쇠 쥐기, 물림쇠 쥐기(손가락 5개 전부 사용) ,

I had a power grasp

세게 움켜쥐기와

and I had a fine pinch.

미세하게 집기를 할 수 있었어요.

But my favorite one was just when the hand was open,

그러나 제가 가장 좋아하는 것은 손을 펼수 있었던 것이예요.

because I work with kids,

왜냐하면 저는 어린애들과

and so all the time you're clapping and singing,

일을 하기 때문에, 항상 박수치며 노래하는데

so I was able to do that again, which was really good.

제가 다시 그런걸 할 수 있어서 정말 기뻐요.

TK: That hand's not so good for clapping.

TK: 그 손은 박수치기에는 별로 인데요.

AK: Can't clap with this one.

AK: 녜, 이걸로 박수는 못쳐요.

TK: All right. So that's exciting

TK: 좋아요. 우리가

on where we may go with the better mechatronics,

보다 낳은 매카트로닉스로 그런 기능을 가진

if we make them good enough

의수를 만들어서 시장에 내놓고 상용시험을

to put out on the market and use in a field trial.

할 수 있게 되면 무척 좋겠어요.

I want you to watch closely.

이걸 잘 지켜 보세요.

(Video) Claudia: Oooooh!

(영상) 클라우디아: 우와!

TK: That's Claudia,

TK: 이 분은 클라우디아인데.

and that was the first time

그녀의 의수를 통해

she got to feel sensation through her prosthetic.

처음으로 감각을 느끼는 장면입니다.

She had a little sensor at the end of her prosthesis

의수의 손가락 끝에 작은 센서가 달려있는데

that then she rubbed over different surfaces,

사포, 알갱이들, 리본 케이블 등의

and she could feel different textures

여러 표면을 문지르면

of sandpaper, different grits, ribbon cable,

재신경지배된 가슴에 있는 피부 표면이

as it pushed on her reinnervated hand skin.

눌리며 자극이 전달되지요.

She said that when she just ran it across the table,

그녀는 의수로 테이블위를 쭉 문질르면

it felt like her finger was rocking.

손가락이 흔들리는 것처럼 느껴진다고 말했어요.

So that's an exciting laboratory experiment

이것은 피부 감각의 일부를 전달할 수 있는

on how to give back, potentially, some skin sensation.

가능성을 시사하는 아주 신나는 시험결과였어요.

But here's another video that shows some of our challenges.

이 비디오는 우리가 앞으로 도전할 몇가지 과제를 보여줍니다.

This is Jesse, and he's squeezing a foam toy.

제시가 지금 발포고무 장난감을 손으로 잡고 있죠.

And the harder he squeezes -- you see a little black thing in the middle

제시가 그것을 세게 쥐면 쥘수록 그 힘에 비례해서

that's pushing on his skin proportional to how hard he squeezes.

화면의 중간에 있는 까만 것들이 피부를 더 세게 누르지요.

But look at all the electrodes around it.

그런데 그 주변은 전극으로 꽉 찼지요.

I've got a real estate problem.

더 이상 전극을 붙일 공간이 없지요.

You're supposed to put a bunch of these things on there,

그리고 이런것을 더 많이 붙여야 할텐데

but our little motor's making all kinds of noise

소형 모터들은 전극 옆에서 시끄럽게

right next to my electrodes.

야단입니다.

So we're really challenged on what we're doing there.

우리가 앞으로 해결할 문제들은 이런것들입니다.

The future is bright.

미래는 밝습니다.

We're excited about where we are and a lot of things we want to do.

우리가 지금까지 성취한 일과 앞으로 할일을 생각하면 신이 납니다.

So for example,

앞으로 해결할 문제의 하나는

one is to get rid of my real estate problem

전극을 붙일 장소가 모자라는 것과

and get better signals.

신호의 질을 향상시키는 거죠.

We want to develop these little tiny capsules

우리는 리조또 조각 정도의 소형 캡슐들을 개발해서

about the size of a piece of risotto

근육안에 넣어서

that we can put into the muscles

전극의 접촉 문제를 걱정할 필요없이

and telemeter out the EMG signals,

근전도 신호를

so that it's not worrying about electrode contact.

원격측정할 수 있게 하는 것입니다.

And we can have the real estate open

그러면 감각 피드백을 전달하는

to try more sensation feedback.

전극을 많이 달 수 있겠지요.

We want to build a better arm.

우리는 더 좋은 의수를 만들고 싶습니다.

This arm -- they're always made for the 50th percentile male --

의수는 항상 50%의 남성을 위해 제작되기 때문에

which means they're too big for five-eighths of the world.

전 세계 인구의 5/8에게는 너무 큽니다.

So rather than a super strong or super fast arm,

그래서 우리는 매우 힘이 세거나 또는

we're making an arm that is --

동작속도가 매우 빠른 팔보다는

we're starting with,

75%의 여성들이

the 25th percentile female --

사용할 수 있고

that will have a hand that wraps around,

손가락들을 완전히 오므리거나

opens all the way,

또는 완전히 펼 수 있고

two degrees of freedom in the wrist and an elbow.

손목과 팔꿈치에서 2 자유도를 가진 의수를 만들고 있습니다.

So it'll be the smallest and lightest

그러면 그것은 역사상 가장 작고, 가볍고

and the smartest arm ever made.

똑똑한 의수가 될 것입니다.

Once we can do it that small,

일단 작은 의수를 만들 수 있으면

it's a lot easier making them bigger.

큰것을 만드는 것은 훨씬 더 쉽지요.

So those are just some of our goals.

이것은 우리 목표의 일부에 지나지 않습니다.

And we really appreciate you all being here today.

저희들은 오늘 이자리를 함께해 주신 여러분께서 감사드립니다.

I'd like to tell you a little bit about the dark side,

어제 아만다가 어떤 어려움을

with yesterday's theme.

겪었는지 말씀드리지요.

So Amanda came jet-lagged,

아만다가 시차증을 느끼고 있는데

she's using the arm,

팔을 쓸려고 하니까

and everything goes wrong.

완전히 말을 안듣는 거예요.

There was a computer spook,

아마 컴퓨터 귀신이 나타났거나,

a broken wire,

전선이 끊어졌거나,

a converter that sparked.

변환기가 타버렸다고 생각했죠.

We took out a whole circuit in the hotel

우리는 호텔방에서 전기회로를 모두 빼놓고

and just about put on the fire alarm.

병의별 것을 다 시도해 봤지요.

And none of those problems could I have dealt with,

저는 이런 문제는 손 도 못대지만

but I have a really bright research team.

제게는 날고 뛰는 연구 팀이 있지요.

And thankfully Dr. Annie Simon was with us

다행히도 저희와 같이 있던 애니 시몬 박사가

and worked really hard yesterday to fix it.

어제 열심히 수리해 주셨지요.

That's science.

그게 과학입니다.

And fortunately, it worked today.

그리고 다행히도, 오늘은 잘 작동합니다.

So thank you very much.

매우 감사합니다.

(Applause)

(박수)