โครงเสริมภายนอกกาย (Exoskeleton)

ถือได้ว่าเป็นครั้งแรกของโลกก็ว่าได้ครับที่นักวิจัยได้ค้นพบวิธีที่สามารถจะทำการเพิ่มประสิทธิภาพในการเดินของคุณได้โดยไม่จำเป็นต้องใช้แหล่งพลังงานภายนอกเพิ่มเติม โดยหากอ้างอิงจากการศึกษาที่ได้ถูกตีพิมพ์ผ่านทาง Nature นั้นพบว่าโครงกระดูกภายนอกที่มาในรูปแบบเหมือนกับรองเท้าบูทนี้(ตามภาพด้านล่าง) ที่สามารถใช้งานร่วมกับรองเท้าสำหรับวิ่งทั่วไปได้สามารถที่จะช่วยให้คุณลดพลังงานที่ต้องใช้ในการเดินได้ถึง 7 % เลยทีเดียวครับ

ผลของการลดความแข็งแรงที่ต้องใช้ในการเดินได้นั้นทำให้ผู้เดินจะพบว่าตัวเองนั้นมีอาการเหนื่อยน้อยลงโดยที่ไม่จำเป็นจะต้องใช้อุปกรณ์ที่มีแบตเตอรี่หรือมอเตอร์ติดตั้งภายในเพื่อที่จะใช้งานแต่อย่างใดครับ แน่นอนครับว่าด้วยความสามารถในลักษณะเช่นนี้เจ้าโครงกระดูกแบบภายนอกนี้จะมีประโยชน์เป็นอย่างมากกับผู้ที่มีปัญหาทางด้านการเดินหรือแม้แต่กระทั่งจะสามารถนำไปใช้ในบุคลากรทางทหารในพื้นที่ห่างไกลที่จำเป็นจะต้องมีการเดินมากๆ ก็ได้ครับ

หนึ่งในนักวิจัยเจ้าของโครงการอย่าง Gregory Sawicki ผู้ชำนาญในวิชาสรีรศาสตร์จาก North Carolina State University ได้ออกมาพูดครับว่า การวิจัยของพวกเขานั้นได้แสดงให้เห็นว่าการเดินหรือกิจกรรมที่มนุษย์ทำมากที่สุดนั้นสามารถที่จะได้รับการปรับปรุงให้ดียิ่งขึ้นได้ด้วยเทคโนโลยีที่มนุษย์สร้างขึ้นและการใช้หลักการของวิศวกรรมศาสตร์เข้าช่วย ซึ่งนั่นเป็นสิ่งที่ทำให้พวกเขาตื่นเต้นกันเป็นอย่างมากครับ

อย่างไรก็ตามแต่ การลดพลังงานในการเดินได้ 7 % นั้นไม่ได้เป็นเรื่องใหม่แต่อย่างใดครับ เนื่องจากว่าในปี 2013 ที่ผ่านมานั้นก็ได้มีกลุ่มของนักวิจัยที่สามารถจะทำการลดพลังงานที่ใช้ในการเดินได้ลงมากถึง 6 % โดยใช้หลักการของระบบอัดอากาศ แต่ข้อเสียก็คือในงานวิจัยนั้นอุปกรณ์ช่วยเหลือตัวนี้จะต้องใช้ทั้งมอเตอร์และแบตเตอรี่ติดตั้งด้วยถึงจะสามารถใช้งานได้ ซึ่งเป็นส่วนที่งานวิจัยของทาง Sawicki และทีมวิจัยนั้นได้เปรียบกว่ามากเลยทีเดียวครับ

ข้อดีของงานวิจัยจากทีมของ Sawicki นั้นเห็นได้ชัดเจนจากในเรื่องของการที่ไม่ต้องใช้แบตเตอรี่เป็นแหล่งพลังงานภายนอกรวมไปถึงมอเตอร์ แถมยังทำให้การเดินนั้นเหนื่อยน้อยลงกว่าเดิมจากการที่สามารถลดพลังงานในการเดินไปได้ถึง 7 % ซึ่งพลังงานที่ลดไปในส่วนนี้จะส่งผลโดยตรงกับกล้ามเนื้อและเส้นเอ็นที่บริเวณน่องเวลาที่คุณทำการก้าวเดินโดยพลังงานที่ลดหายไปจะรับผิดชอบโดยโครงสร้างเหล็กและคาร์บอนไฟเบอร์ของโครงกระดูกแบบภายนอกนี้ครับ

กล้ามเนื้อที่บริเวณน่องนั้นจะไม่เหมือนกับกล้ามเนื้อโดยทั่วไปที่บริเวณอื่นของร่างกายครับ เพราะกล้ามเนื้อบริเวณน่องนั้นเมื่อมีการยืดแล้วมันจะไม่กลับมาสั้นลงเหมือนเดิมและไม่หดตัวลงเช่นเดิม ถ้าหากต้องการที่จะทำให้กล้ามเนื้อกลับมาอยู่ในสภาพปกติให้มากที่สุดจะต้องใช้หลักการแทนที่ด้วยการเชื่อมโยงอย่างรัดแน่นของเอ็นร้อยหวายซึ่งสามารถที่จะยืดและหดตัวได้ครับ และนั่นก็เป็นหลักการทำงานของเจ้าโครงกระดูกแบบภายนอกของงานวิจัยนี้ก็ใช้


mechanical exo skeleton 600 02



เมื่อส้นเท้ากระแทกลงไปกับพื้นในขณะที่เดินซึ่งเป็นเวลาเดียวกันกับที่ปกติแล้วเอ็นร้อยหวายจะยึดเข้าไปใกล้เข้ากับกล้ามเนื้อน่องมากที่สุดด้วยปริมาณแรงมากกว่าปกติ คลัตช์ของโครงกระดูกภายนอกนั้นจะยึดเพื่อช่วยให้คุณสามารถที่จะก้าวต่อไปได้ โดยสปริงบนโครงกระดูกภายนอกนั้นจะช่วยทำการยืดกล้ามเนื้อน่องให้มากขึ้นกว่าเดิมทำให้การก้าวครั้งต่อไปของคุณใช้พลังงานลดน้อยลงกว่าเดิมและเหนื่อยน้อยลงกว่าเดิมครับ

ที่สำคัญก็คือเจ้าโครงกระดูกภายนอกของทีมวิจัยนั้นยังมาพร้อมกับน้ำหนักที่น้อยมากด้วยครับ นั่นทำให้เวลาที่คุณทำการสวมใส่มันเข้าไปแล้วจะแทบไม่รู้สึกถึงน้ำหนักที่ถูกเพิ่มเติมเข้ามาบนน่องของคุณแต่อย่างใดเพราะตัวโครงกระดูกภายนอกนั้นมีน้ำหนักอยู่ที่ประมาณ 300 – 500 g ซึ่งหนักมากกว่าร้องเท้าวิ่งของคุณเพียงเล็กน้อยเท่านั้น และด้วยความที่โครงกระดูกภายนอกนี้มีน้ำหนักน้อยนั่นเองครับทำให้คุณแทบจะไม่สูญเสียพลังงานไปกับมวลที่ถูกเพิ่มขึ้นมาบนน่องของคุณแต่อย่างใดครับ

การใช้งานโครงกระดูกภายนอกนั้นก็ง่ายมากเลยทีเดียวครับ เพราะเวลาใช้งานนั้นก็เพียงแค่คุณทำการสวมมันเข้าไปที่บริเวณน่องของคุณเท่านั้นแล้วก็ใส่รองเท้าตามเหมือนปกติ หลังจากที่คุณใช้งานมันช่วยในการเดือนไปได้ 20 นาทีหรือมากกว่านั้นคุณจะไม่รู้สึกถึงการมีอยู่ของโครงกระดูกภายนอกนี้เลยครับ ทว่าเวลาที่คุณจะรู้ว่ามีเจ้าโครงกระดูกภายนอกนี้อยู่ก็คือตอนที่คุณจะทำการถอดมันออกซึ่งคุณจะรู้สึกหนักที่บริเวณขาของคุณอย่างมากก็ประมาณ 5 นาทีครับ(สำหรับผู้ทดสอบบางคน)

อย่างไรก็ตามแต่โครงกระดูกภายนอกนี้ยังจำเป็นจะต้องมีการพัฒนาเพิ่มขึ้นอีกมากครับ ไม่ว่าจะเป็นในเรื่องของรูปลักษณ์ที่ควรจะต้องดูดีกว่านี้ถ้าจะนำไปใช้งานทางด้านธุรกิจหรือทางการแพทย์จริงๆ และในส่วนของวัสดุในการสร้างนั้นก็อาจจะต้องมีการเปลี่ยนแปลงเพื่อให้มีน้ำหนักน้อยที่สุดผู้ใช้จะได้ไม่รู้สึกถึงความหนักเมื่อมีการถอดอุปกรณ์นี้ออก แต่ทว่าโครงกระดูกภายนอกของงานวิจัยนี้ก็ถือว่าก้าวมาไกลมากครับ ด้วยความที่ไม่จำเป็นจะต้องใช้แบตเตอรี่และมอเตอร์ติดตั้งไว้เพื่อจะใช้งานด้วยนั่นเองครับ


โครงเสริมภายนอกกาย (Exoskeleton)

ก่อนหน้านี้ Exoskeleton อาจจะเป็นจินตนาการในอนาคตอันห่างไกล เห็นแต่ในภาพยนตร์ไซไฟฮอลลีวู้ด อย่างเช่น Elysium, Edge of Tomorrow หรือแม้แต่ Ironman แต่ความฝันแบบนี้อาจจะมาถึงเร็วกว่าที่เคยคิดกัน

จะดีไหม ถ้าคนพิการที่เดินไม่ได้ กลับมาเดินได้อีกครั้ง หรือผู้สูงอายุที่ขาไม่ค่อยมีแรง ยืนหรือเดินนานๆ ไม่ได้ จะสามารถเดินได้เองเหมือนคนปกติ ใช้ชีวิตได้อย่างอิสระ หรือคนดูแลผู้ป่วยตัวเล็กๆ จะสามารถยกเคลื่อนย้ายผู้ป่วยที่น้ำหนักมากที่นอนติดเตียง ได้อย่างสบายๆ ไม่ปวดหลัง หรือคนงานก่อสร้างจะทำงานใช้แรงงานหนักได้ทั้งวัน โดยไม่เมื่อยล้า หรือทหารจะสามารถมีพลังที่เหนือมนุษย์เพื่อปฏิบัติภารกิจ เรามีเทคโนโลยีที่ช่วยให้มนุษย์มีพละกำลังเสริม และยังป้องกันอันตรายบางอย่างต่อร่างกายได้ เรียกอุปกรณ์สำหรับเทคโนโลยีนี้ว่า Exoskeleton หรือ โครงเสริมภายนอกกาย

การที่จะสร้าง Exoskeleton ต้องใช้การผสานความรู้และเทคโนโลยีจาก 3 ศาสตร์คือ ชีววิทยา, กลศาสตร์ และอิเล็กทรอนิกส์ คือ ต้องรู้กายวิภาคของมนุษย์ รู้จักสัญญาณจากกล้ามเนื้อ และสัญญาณจากสมอง นอกจากนี้ ยังต้องรู้จักการออกแบบเชิงกลไก วิทยาการหุ่นยนต์ และ sensor แบบต่างๆ เป็นต้น

ดังที่ได้เกริ่นไป มีการนำ Exoskeleton ไปใช้ช่วยเพิ่มความสามารถในการทำภารกิจต่างๆ คือ ใช้กับทางทหาร ใช้กู้ภัย และใช้ ในระบบอุตสาหกรรม นอกจากนี้ ยังนำมาใช้ช่วยเรื่องฝึกฝนและสร้างสมรรถภาพของนักกีฬาได้ และในทางการแพทย์ ก็ช่วยเร่งกระบวนการฟื้นฟูสมรรถภาพร่างกายของผู้ป่วย และยังช่วยยกระดับคุณภาพชีวิตคนพิการหรือผู้สูงอายุโดยทั่วไปได้อีกด้วย ตัวอย่าง Exoskeleton ที่มีการใช้งานแล้ว เช่น ชุด EskoVest ของ Esko Bionics ที่ใช้ในโรงงานประกอบรถยนต์ของ Ford ทั่วโลก ชุด Chairless chair ของ Noonee ที่เป็นอุปกรณ์สวมใส่ติดอยู่บริเวณเอว ขา และเท้าของผู้ใช้ ซึ่งสามารถกางออกเป็นเก้าอี้ได้ นำไปใช้งานแล้วมากกว่า 350 ชิ้น

อีกตัวอย่างคือ บริษัท Cyberdyne ที่เริ่มเปิดให้บริการหุ่นยนต์ไซบอร์กทางการแพทย์ HAL เพื่อใช้ฟื้นฟูผู้ป่วยที่ช่วยเหลือตัวเองไม่ได้ในประเทศไทยในปีนี้ หลังจากการพัฒนาและมีประสบการณ์การใช้งานในญี่ปุ่นมาเกือบ 30 ปี ผู้เชี่ยวชาญคาดว่าภายในปี 2030 จะมีการใช้งาน exoskeleton อย่างแพร่หลายในอุตสาหกรรมต่างๆ และมีอัตราการเติบโตของตลาดไม่ต่ำกว่า 40% ในช่วง 5 ปีนับจากนี้ไป โดยจะมีมูลค่าตลาดไม่ต่ำกว่า 3,000 ล้านเหรียญในปี 2025 ขณะนี้มีบริษัทที่ทำธุรกิจเกี่ยวกับ exoskeleton ไม่น้อยกว่า 50 บริษัททั่วโลก และมีอย่างน้อย 3 บริษัท ได้เข้าตลาดหุ้นแล้ว




ดตั้งไว้ด้วยนั่นเองครับ

ความคิดเห็น