สัมภาษณ์และเรียบเรียงโดย งานพัฒนาคุณภาพการเผยแพร่เทคโนโลยีวัสดุ
ฝ่ายเผยแพร่เทคโนโลยี
ทีมวิจัยการออกแบบเพื่อการเป็นอยู่ที่ดี ศูนย์เทคโนโลยีโลหะและวัสดุแห่งชาติ (เอ็มเทค) ได้พัฒนาอุปกรณ์ช่วยพยุงหลัง หรือ ROSS ชุด Motion-assist Exosuit รุ่น Back Support ให้แก่บุคลากรทางการแพทย์ที่ต้องดูแลผู้ป่วย บุคคลทั่วไปซึ่งทำหน้าที่ดูแลผู้สูงอายุ และพนักงานขนส่งสินค้า เพื่อลดความเสี่ยงในการบาดเจ็บบริเวณหลังส่วนล่าง
อุปกรณ์ช่วยพยุงหลังมีความจำเป็นอย่างไร
คุณอรรถกร สุวนันทวงศ์ วิศวกรของทีมวิจัยด้านการออกแบบเพื่อการเป็นอยู่ที่ดีเล่าว่า “การปฏิบัติหน้าที่ของบุคลากรทางการแพทย์ โดยเฉพาะเวรเปลและพยาบาลที่ต้องช่วยพยุงตัวผู้ป่วย ผู้ดูแลผู้สูงอายุ รวมถึงพนักงานขนส่งสินค้าที่ต้องยกของหนักเป็นประจำ อาจทำให้เกิดอาการบาดเจ็บบริเวณหลังส่วนล่าง ซึ่งส่งผลกระทบต่อการประกอบวิชาชีพและการดำเนินชีวิต ทีมวิจัยจึงลงพื้นที่เพื่อสังเกตการทำงาน และพูดคุยกับผู้ปฏิบัติงาน ตลอดจนเก็บข้อมูลที่สำคัญเพื่อนำมาใช้เป็นแนวทางในการออกแบบและพัฒนาชุดช่วยพยุงหลัง หรือชุด ROSS เพื่อลดอาการบาดเจ็บดังกล่าว”
คุณธีระพงษ์ บุญมา ผู้ช่วยปฏิบัติงานวิจัยของทีมวิจัยการออกแบบเพื่อการเป็นอยู่ที่ดีกล่าวเสริมว่า “การทำงานของกลุ่มคนดังกล่าวในสถานการณ์จริงอาจมีการออกแรงยกในท่าทางที่ผิด ด้วยเหตุนี้ทีมวิจัยจึงออกแบบชุด ROSS เพื่อช่วยควบคุมท่าทางการยกให้เหมาะสม อีกทั้งยังช่วยผ่อนภาระการทำงานของกล้ามเนื้อส่วนต่างๆ โดยเฉพาะกล้ามเนื้อหลังส่วนล่าง”
แนวทางในการพัฒนา
ทีมวิจัยทดลองให้พยาบาลอาสาสมัครที่เป็นกลุ่มเป้าหมายยกน้ำหนัก 10 กิโลกรัม (ใช้น้ำหนักน้อยเพื่อลดความเสี่ยงต่อการบาดเจ็บ) และทำท่ายกของ 3 ท่าที่ใกล้เคียงกับท่าทางในการทำงานจริง ได้แก่ 1) ท่ายกของแบบสควอต (squat lifting) คือ การก้มยกของขึ้นจากพื้นโดยการงอเข่า 2) ท่ายกของแบบสแตติกสตูป (static stoop lifting) คือ การก้มยกของจากพื้นโดยที่เข่าตรงและถือของค้างไว้ขณะที่ก้มตัว 45 องศาเป็นเวลา 5 วินาที และ 3) ท่ายกของแบบอซิมเมทริคอล (asymmetrical lifting) คือ การยกของจากพื้นโดยการเอี้ยวตัวจากตำแหน่งด้านข้างมายังด้านหน้า โดยอาสาสมัครยืนอยู่ในตำแหน่งทำมุม 45 องศาระหว่างตำแหน่งทั้งสอง
ซ้าย: ท่ายกของแบบสควอต (squat lifting)
กลาง: ท่ายกของแบบสแตติกสตูป (static stoop lifting)
ขวา: ท่ายกของแบบอซิมเมทริคอล (asymmetrical lifting)
ทั้งนี้อาสาสมัครต้องดำเนินการในสภาวะ 4 แบบคือ 1) ไม่ใส่ชุด ROSS 2) ใส่ชุด ROSS แบบที่ 1 3) ใส่ชุด ROSS แบบที่ 2 และ 4) ใส่ชุดเอ็กโซสูท (exosuit) ของต่างประเทศที่มีจำหน่ายเชิงพาณิชย์ และทำท่าทั้ง 3 ท่าดังกล่าวข้างต้น โดยทีมวิจัยได้ตรวจวัดสัญญาณไฟฟ้ากล้ามเนื้อ EMG (Electromyography)[1] เพื่อศึกษาว่าเมื่อใส่ชุด ROSS การทำงานของกล้ามเนื้อลดลงเท่าใด (คิดเป็นร้อยละ) เมื่อเปรียบเทียบกับการไม่ใส่ชุด
[1] EMG (Electromyography) คือ การตรวจวัดสัญญาณไฟฟ้ากล้ามเนื้อ ซึ่งเป็นค่าการเปลี่ยนแปลงของความต่างศักย์ของกล้ามเนื้อที่ออกแรง
การทดสอบประสิทธิภาพต้นแบบ ROSS ชุด Motion-assist Exosuit รุ่น Back Support ในท่า squat lifting ทั้งกรณีไม่ใส่ชุด ROSS (ซ้าย) ใส่ชุด ROSS (ขวา)
คุณธีระพงษ์ กล่าวว่า “การทดสอบดังกล่าวเป็นการศึกษาประสิทธิภาพการทำงานของกล้ามเนื้อ ผลการทดสอบพบว่าชุด ROSS ช่วยลดการทำงานของกล้ามเนื้อได้ประมาณร้อยละ 25 ซึ่งใกล้เคียงกับชุดที่มีจำหน่ายในเชิงพาณิชย์”
ชุด ROSS ทำงานอย่างไร
คุณธีระพงษ์ อธิบายว่า “ในจังหวะก้มตัว ชุด ROSS จะทำงานแบบแพสซีฟ (passive) คือไม่ต้องมีสัญญาณใดๆ ไปกระตุ้น แต่การสะสมพลังงานจะเกิดจากการเอี้ยวตัว หรือการก้มตัวจากการใช้น้ำหนักตัวกดโครงสร้างของชุดที่สัมผัสอยู่บริเวณหน้าอกและต้นขาบีบเข้าหากัน โดยมีอุปกรณ์ที่สำคัญคือ ทอร์คเจเนอเรเตอร์ (torque generator) หรือตัวสร้างแรงบิดเป็นตัวสะสมพลังงาน”
“ชุด ROSS เวอร์ชั่นแรกจะใช้แก๊สสปริง (gas spring) เป็นทอร์คเจเนอเรเตอร์ ในขณะที่ก้มตัว อากาศจะถูกอัดเข้าไปในแก๊สสปริง เมื่อต้องการลุกขึ้นชุด ROSS จะทำงานแบบแอกทีฟ (active) คือปล่อยพลังงานที่สะสมตอนก้มตัว เพื่อดันหน้าอกและต้นขาให้ยืดขึ้น ซึ่งจะช่วยให้กล้ามเนื้อหลังทำงานลดลง”
การสวมใส่ชุด ROSS ช่วยพยุงตัวผู้ป่วย
จาก ROSS เวอร์ชั่นแรก…สู่เวอร์ชั่น 2
เมื่อถามว่าชุด ROSS สามารถปรับให้เหมาะกับผู้สวมใส่ที่มีรูปร่างแตกต่างกันได้หรือไม่ คุณอรรถกร ตอบว่า “ทีมวิจัยใช้ข้อมูลจากงานวิจัยของเนคเทค ‘โครงการสำรวจและวิจัยมาตรฐานขนาดรูปร่างคนไทย หรือ Size Thailand’ มาช่วยในการออกแบบ โดยชุด ROSS เวอร์ชั่นแรกเหมาะกับผู้สวมใส่ที่มีความสูงเกิน 155 เซนติเมตร และสามารถปรับให้เข้ากับสรีระของผู้สวมใส่แต่ละคนได้”
“ทีมวิจัยมีเป้าหมายที่จะพัฒนาชุด ROSS ให้ตอบโจทย์ผู้ใช้งานจริงมากที่สุด ซึ่งจากการเก็บข้อมูลพบว่าผู้ใช้ต้องการชุดที่มีน้ำหนักเบา สวมใส่ง่าย และช่วยลดภาระของกล้ามเนื้อได้ การทดลองใช้งาน ROSS เวอร์ชั่นแรกโดยผู้ใช้งานจริงพบว่าชุดช่วยผ่อนแรงในการยกของได้ดี และการสวมใส่ชุดใช้เวลาไม่เกิน 3 นาที ซึ่งถ้าสามารถลดเวลาในการสวมใส่ให้เร็วกว่านี้ก็จะช่วยให้การทำงานได้คล่องตัวขึ้น และถ้าออกแบบให้สามารถสวมใส่ได้ทั้งวันโดยไม่รู้สึกอึดอัดโดยมีน้ำหนักเบาขึ้นด้วยก็น่าจะเป็นประโยชน์”
ด้วยเหตุนี้ทีมวิจัยจึงได้พัฒนา ROSS เวอร์ชั่น 2 โดยนำข้อเสนอแนะจากผู้ที่ได้ทดลองใช้งานจริงมาพัฒนาให้ดีขึ้นทั้งในแง่การใช้งาน การสวมใส่ น้ำหนักของชุด ประสิทธิภาพในการลดการบาดเจ็บ และที่สำคัญความปลอดภัยต่อผู้สวมใส่ การพัฒนาจะทำในหลายมิติทั้งเรื่องของวัสดุ การออกแบบ การปรับเปลี่ยนทอร์คเจเนอเรเตอร์เป็นชนิดอื่น อุปกรณ์สำหรับตัดต่อกำลัง หรือแม้กระทั่งการนำปัญญาประดิษฐ์หรือ AI (Artificial Intelligence) มาประยุกต์ใช้ร่วมด้วย
คุณธีระพงษ์ กล่าวเสริมว่า “การใช้ AI จะทำให้ชุดทำนายท่าทางของผู้สวมใส่ เพื่อช่วยเหลือผู้สวมใส่ขณะทำกิจกรรมต่างๆ เช่น ตอนที่ผู้สวมใส่ไม่ได้ยกสิ่งของใดๆ ชุด ROSS ก็จะเป็นชุดปกติ แต่เมื่อทำท่าทางก้มเพื่อจะยกของ AI จะรู้ว่าผู้สวมใส่กำลังจะยกของจากการประเมินท่าทาง ระบบ AI ก็จะออกคำสั่งไปควบคุมให้ชุดให้ความช่วยเหลือแก่ผู้สวมใส่”
คุณอรรถกร อธิบายเสริมว่า “สำหรับ ROSS เวอร์ชั่น 2 นั้น ทีมวิจัยตั้งใจจะพัฒนาระบบตัดต่อกำลังด้วยระบบเชิงกล (mechanics) ก่อนที่จะใช้ AI เนื่องจาก AI เป็นระบบอิเล็กทรอนิกส์ที่มีการใช้ระบบประมวลผล (processor) และต้องสร้างโปรแกรมสำหรับให้ระบบเรียนรู้ (machine learning) เพื่อให้ทำนายได้อย่างถูกต้อง”
ส่วนเรื่องของมาตรฐาน คุณอรรถกรให้ข้อมูลว่า “เนื่องจากทีมเน้นการพัฒนาต้นแบบที่เป็นระบบเชิงกลก่อน ดังนั้น ในส่วนของอิเล็กทรอนิกส์อาจยังไม่เกี่ยวข้องมากนัก แต่หากในอนาคตสามารถพัฒนาจนไปสู่เชิงพาณิชย์ก็จำเป็นต้องผ่านมาตรฐานตามที่กำหนด”
อนาคตของชุด ROSS
นอกจากการพัฒนาชุดที่สามารถตอบโจทย์ผู้ใช้ที่ทำงานในสถานการณ์ที่ต้องอาศัยความรวดเร็ว และความคล่องตัวแล้ว คุณธีระพงษ์ กล่าวว่า “ทีมวิจัยยังตระหนักถึงกระบวนการผลิตชุดที่ต้องไม่ซับซ้อน ส่วนวัสดุที่ใช้ในการผลิตก็ต้องสามารถหาซื้อได้ในประเทศทั้งหมด เพื่อให้ชุดที่ผลิตได้มีราคาที่สามารถแข่งขันได้กับชุดของต่างประเทศที่มีประสิทธิภาพใกล้เคียงกัน ทั้งนี้ความท้าทายในการพัฒนาก็คือ การที่กลุ่มเป้าหมายคือผู้ใช้ที่มีอายุ 25-40 ปี มีสุขภาพแข็งแรง เมื่อเห็นชุด ROSS แล้วต้องการใช้งาน และให้ข้อเสนอแนะเรื่องการใช้งานแก่ทีมวิจัยเพื่อนำมาพัฒนาให้ดียิ่งขึ้น”
สนใจรายละเอียดติดต่อ
สุนทรีย์ โฆษิตชัยยงค์
งานประสานธุรกิจและอุตสาหกรรม ฝ่ายพัฒนาธุรกิจ
โทรศัพท์ 0 2564 6500 ต่อ 4783
อีเมล: soontaree.kos@mtec.or.th
ขอบคุณข้อมูลจาก
คุณอรรถกร สุวนันทวงศ์ วิศวกร และคุณธีระพงษ์ บุญมา ผู้ช่วยปฏิบัติงานวิจัย ทีมวิจัยการออกแบบเพื่อการเป็นอยู่ที่ดี กลุ่มวิจัยการออกแบบเชิงวิศวกรรมและการคำนวณ ศูนย์เทคโนโลยีโลหะและวัสดุแห่งชาติ (เอ็มเทค)
