21세기 의수/의족 디자인을 선보이는 PSYONIC

PSYONIC의 설립자 겸 CEO인 Aadeel Akhtar 박사는 일곱 살 무렵, 부모님과 함께 방문한 파키스탄에서 처음으로 절단 수술을 받은 사람을 만났습니다. Akhtar 박사와 같은 나이었던 그녀는 그가 누렸던 의료 서비스를 이용할 수 없었습니다.

"다르게 생긴 다리를 가진 분을 만난 건 처음이었습니다. 그분은 제 또래였는데, 가난하게 살면서 오른쪽 다리를 잃고 부러진 나뭇가지를 지팡이로 사용하고 있었죠." 이 경험은 Akhtar의 마음에 깊이 새겨졌습니다. 이를 계기로 그는 의료 분야에 진입하여 2015년 캘리포니아 주 샌디에이고에서 PSYONIC를 창립했습니다. 사명은 이러했습니다. '누구나 구매할 수 있는 고급 생체 공학 기술 개발을 지원한다.'

의수족은 수천 년 전부터 존재해 왔습니다. 오늘날 사용되는 일부 의수족은 실제로 남북전쟁 당시 설계되었습니다. 의수족 설계의 가장 큰 고민은 기능, 내구성 및 접근성을 균형있게 맞추는 것입니다. 연구용 시제품을 통해 종종 가능성을 발견하지만, 이러한 시제품을 신뢰할 수 있고 제조 가능한 제품으로 바꾸는 것은 완전히 다른 도전입니다. 연구 중심의 혁신을 추구하는 의수족 제조업체 PSYONIC은 바로 그런 전환을 맞이했습니다.

PSYONIC은 주력 제품인 Ability Hand를 실험실의 개념을 뛰어넘어 실용적인 제품으로 발전시켜야 했습니다. 이 제품은 충격, 반복적인 움직임, 일상생활의 예측 불가능한 상황에서도 정밀한 움직임과 유연한 내구성을 유지해야 했습니다.

PSYONIC의 초기 의수 시제품은 기능은 했지만, 생산 단계에 적용되기까지는 시간이 필요했습니다. "당시 Ability Hand의 시제품은 일반적인 인간의 손의 세 배 크기였습니다." Akhtar는 짚었습니다. 초기 시제품은 여러 방향으로 전선이 복잡하게 얽혀 있어 관리가 어려웠으며, 브레드보드(납땜이 필요 없는 재사용 가능한 시제품 제작 플랫폼)와 외부 전원 공급 장치가 연결되어 있고, 최종적으로는 벽면 콘센트에 연결되어 있었다고도 설명했습니다.

초기 시스템에서 상용 제품으로 가려면 체계적인 기계적 세분화가 필요했습니다. 반복 사용 시에도 구조적 내구성을 보장해야 했습니다. Akhtar는 말합니다. "손가락 뼈가 35만 번의 구부리고 펴는 과정을 견뎌낼 수 있도록 만들어야 했습니다." 

내충격성 역시 동일하게 중요했습니다. Akhtar에 따르면, "손가락은 유연해서 Ability Hand를 강하게 내리칠 수도 있습니다. 충격에도 끄떡없습니다." "9미터 높이의 집 지붕에서 떨어뜨려 보기도 했죠. 밟아도 봤습니다. 10분 동안 건조기에 넣어 보기도 했는데, 멀쩡했습니다!"

엔지니어링 요구 사항은 명확했습니다. Ability Hand는 내부에 가해지는 반복적인 응력과 외부의 예측 불가능한 충격 모두를 견뎌내야 했습니다.

PSYONIC는 이러한 제약 조건을 충족하기 위해 SOLIDWORKS®를 사용하여 Ability Hand와 주변 구성 요소의 모든 부품을 설계했습니다. Akhtar는 말합니다. "이제 저희가 설계하는 손의 모든 단일 부품과 주변 구성 요소까지 하나도 빠짐없이 전부 SOLIDWORKS로 만들고 있습니다. 수천 번의 반복을 거쳤습니다." 이러한 반복에는 수많은 기계 개념을 테스트하는 작업이 포함되었습니다. 수백 개의 설계 개념을 만들어 수많은 3D 인쇄 시제품을 제작했으며, 그 중 상당수가 초기 테스트를 통과하지 못했습니다.

기계 모션은 SOLIDWORKS Simulation 도구를 사용하여 평가했습니다. Akhtar는 말합니다. "기계 조인트 시뮬레이션을 많이 수행합니다. 동역학 상으로 적절하게 만들고, 동작 범위를 극대화해 사용자에게 최대한 많은 기능을 제공할 수 있기를 바랍니다."

PSYONIC의 출시에는 전문 설계 도구에 대한 조기 액세스가 핵심적인 역할을 했습니다. Akhtar는 SOLIDWORKS for Startups 프로그램을 통해 자력으로 경영 가능한 스타트업으로서 시작할 수 있었다고 강조했습니다.

엔지니어링 내구성은 상업화 과정 중 일부에 불과합니다. 임상적 서비스 또한 중요합니다. PSYONIC의 크리에이티브 마케팅 관리자인 Dale Demasi는 "[Ability Hand의] 손가락에 문제가 있으면 나사 3개만 풀어서 10분만에 교체할 수 있다"고 말합니다.

Ability Hand는 모듈식 설계 접근 방식을 적용하여 가동 중지 시간을 줄이고 장치를 완전히 교체하지 않아도 단순하게 정비가 가능합니다. Demasi는 다음과 같은 실질적인 이점을 추가로 설명합니다. "의수를 수리하려고 몇 주, 몇 달을 기다릴 필요가 없습니다. 기다리는 동안 병원에서 수리할 수 있으니까요."