MiniTouch เซ็นเซอร์ที่ช่วยให้ผู้พิการรู้สึกอุณหภูมิจากแขนเทียม

การใช้แขนขาเทียมเป็นเรื่องทั่วไปสำหรับผู้ที่ต้องสูญเสียแขนหรือขาของตัวเอง อวัยวะเทียมเป็นอีกหนึ่งชิ้นส่วนทดแทนที่ช่วยให้ผู้พิการสามารถกลับมาใช้ชีวิตได้ใกล้เคียงกับปกติ เพิ่มสมดุลทางการเคลื่อนไหว ลดผลกระทบที่เกิดขึ้นในการใช้ชีวิตของผู้พิการ

 

          แต่แขนขาเทียมเป็นอุปกรณ์เสริมที่สวมใส่เข้ากับร่างกาย ขาดองค์ประกอบอีกหลายด้านเมื่อเทียบกับอวัยวะจริงจึงใกล้เคียงกับการเป็นอุปกรณ์เสริมมากกว่า ทำให้แม้มีการติดตั้งใช้งานอุปกรณ์เหล่านี้แต่มันก็ไม่สามารถทดแทนอวัยวะส่วนที่ขาดหายไปได้

 

          อย่างไรก็ตามนั่นอาจเป็นเรื่องในอดีตเมื่อล่าสุด มีการพัฒนาเซ็นเซอร์ที่ช่วยให้แขนขาเทียมสัมผัสอุณหภูมิได้

 

 

MiniTouch ระบบสัมผัสอุณหภูมิแขนเทียม

 

          ผลงานนี้เป็นของทีมวิจัยจาก Sant'Anna School of Advanced Studies ร่วมกับ École Polytechnique Fédérale กับการคิดค้นระบบเซ็นเซอร์รุ่นใหม่ MiniTouch ที่สามารถทำให้ผู้พิการสามารถรับรู้ความต่างอุณหภูมิผ่านอวัยวะเทียมที่ใช้งานได้ผ่านการสัมผัส

 

          สำหรับคนทั่วไปเมื่อผิวหนังโดยเฉพาะส่วนปลายนิ้วสัมผัสกับวัตถุ ความรู้สึกที่เกิดขึ้นจะถูกแปลงเป็นสัญญาณไฟฟ้าก่อนส่งเข้าสู่สมองแล้วนำมาประมวลผลเป็นความรู้สึกประเภทต่างๆ แต่กรณีผู้พิการอวัยวะที่ขาดหายเหล่านี้อาจนำไปสู่ Phantom pain อาการปวดหลอนจากอวัยวะส่วนที่ขาดหายไปแทน

 

          ด้วยเหตุนี้พวกเขาจึงทำการพัฒนา MiniTouch ระบบตรวจวัดอุณหภูมิที่ทำการติดตั้งลงบนแขนเทียม ประกอบด้วยเซ็นเซอร์วัดอุณหภูมิที่ทำการติดตั้งลงบนปลายนิ้วของแขนเทียม เชื่อมต่อเข้ากับ Thermode ขนาดเล็กแล้วส่งผ่านความรู้สึกจากอุณหภูมิไปสู่ผิวหนังที่เชื่อมต่อกับแขนเทียมข้างดังกล่าว ช่วยให้ผู้พิการสัมผัสอุณหภูมิใกล้เคียงกับของจริง

 

          เมื่อนำเซ็นเซอร์ชนิดนี้ไปทดสอบการใช้งาน MiniTouch ช่วยให้ผู้พิการสามารถแยกแยะน้ำเย็น น้ำอุ่น และน้ำร้อนออกจากกันได้ 100% ในขณะที่หากไม่มีเซ็นเซอร์จะมีความแม่นยำเพียง 33% อีกทั้งยังช่วยให้ผู้ใช้งานแยกความต่างระหว่างมือมนุษย์กับมือเทียมตอนปิดตาได้ถึง 80% อีกด้วย

 

          ข้อดีของเซ็นเซอร์ชนิดนี้คือไม่ต้องพึ่งพาอุปกรณ์หรือกลไกการใช้งานซับซ้อน เทียบกับอุปกรณ์รับความรู้สึกบางชนิดที่ต้องทำการเชื่อมต่อกับผิวหนังและระบบประสาทโดยตรง  MiniTouch สามารถใช้อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์พื้นฐานติดตั้งเข้ากับแขนเทียมที่หาได้ทั่วไปได้โดยง่าย จึงมีต้นทุนการผลิตไม่สูงและนำไปใช้ต่อยอดเชิงพาณิชย์ได้ง่าย

 

          ถือเป็นเทคโนโลยีที่ช่วยพัฒนาอวัยวะเทียมให้สามารถใช้งานใกล้เคียงกับแขนจริงของเราไปอีกก้าว

 

 

ชิ้นส่วนสุดท้ายที่ทำให้แขนเทียมเทียบเท่าแขนจริง

 

          เราทราบดีว่าการรับรู้อุณหภูมิคืออีกหนึ่งช่องทางรับความรู้สึกที่สำคัญต่อการดำรงชีวิต ช่วยให้เราระบุระดับอุณหภูมิวัตถุ ระมัดระวังตัวจากอันตราย และป้องกันอาการบาดเจ็บที่อาจเกิดขึ้นกับร่างกายได้ง่ายขึ้น ส่วนนี้จะช่วยเพิ่มคุณภาพชีวิตและทำให้ผู้พิการใกล้เคียงกับคนทั่วไปมากขึ้น

 

          อีกหนึ่งคุณประโยชน์ในการรับรู้อุณหภูมิผ่านผิวหนังคือ การรับรู้ผิวสัมผัสของมนุษย์ เมื่อสามารถแยกแยะอุณหภูมิได้จะช่วยให้ผู้ใช้งานรับรู้ผิวสัมผัสของมนุษย์ด้วยกันจนผู้พิการรับรู้ถึงการสัมผัสอีกครั้ง ส่วนนี้จะส่งผลต่ออารมณ์ความรู้สึกโดยตรง ช่วยรักษาสุขภาพจิตได้อีกทาง

 

          แน่นอนว่านี่ไม่ใช่เทคโนโลยีปรับปรุงแขนเทียมชนิดแรก ที่ผ่านมามีการพัฒนาแขนเทียมในหลายด้าน  ตัวอย่างเช่นมือเทียมกลทั้งแบบกดปุ่มหรือเชื่อมต่อกับระบบประสาท เพื่อให้แขนเทียมสามารถกลับมาขยับตามความต้องการของผู้ใช้งานได้อีกครั้ง ช่วยทดแทนแขนข้างที่หายไปจนกลับมาใกล้เคียงกับปกติ

 

          อีกหนึ่งเทคโนโลยีที่ได้รับการพัฒนาขึ้นมาเช่นกันคือแขนเทียมที่รับรู้ผิวสัมผัส มีการพัฒนามือเทียมซึ่งสามารถรับรู้ผิวสัมผัสได้จากเซ็นเซอร์แล้วแปลงข้อมูลเหล่านั้นเป็นสัญญาณไฟฟ้า จากนั้นจึงนำส่งเข้าสู่เส้นประสาทส่วนแขนท่อนบนเข้าสู่สมองทดแทนส่วนที่ขาดไป ทำให้ผู้พิการกลับมารับรู้ความแข็งและนุ่มของวัตถุได้อีกครั้ง

 

          จะได้เห็นว่ากลไกการทำงานของแขนเทียมได้รับการพัฒนาอย่างต่อเนื่อง ฟังก์ชันการทำงานเริ่มใกล้เคียงกับแขนจริงขึ้นเรื่อยๆ เหลือเพียงการรับรู้อุณหภูมิที่ยังไม่ได้รับการพูดถึงมากนัก แต่หาก MiniTouch สามารถพัฒนาจนสามารถใช้งานได้ทั่วไป แขนเทียมก็จะเข้าใกล้การเป็นแขนจริงไปอีกขั้น

 

          หากสามารถรวมเทคโนโลยีทั้งหมดเข้าไว้ด้วยกัน เมื่อนั้นแขนเทียมอาจแทบไม่แตกต่างจากแขนจริงก็เป็นได้

 

 

 

          อย่างไรก็ตาม MiniTouch ยังเป็นระบบเซ็นเซอร์ที่มีข้อจำกัดในหลายด้าน ทั้งขนาดอุปกรณ์ แหล่งพลังงาน ไปจนขีดจำกัดในการถ่ายทอดความรู้สึกที่ยังขาดความสมจริง จำเป็นต้องได้รับการปรับปรุงปละพัฒนาเพิ่มเติมเพื่อให้สามารถทดแทนแขนจริงได้ต่อไป

 

 

 

 

          ที่มา

 

          https://www.bbc.com/thai/international-42596256

 

          https://www.thecoverage.info/news/content/2507

 

          https://www.santannapisa.it/en/news/towards-natural-prosthetic-hand-study-santanna-epfl

 

          https://www.eurekalert.org/news-releases/1033097

 

          https://www.pobpad.com/phantom-pain