มือเทียมพลังแม่เหล็ก สู่การบังคับแขนหุ่นยนต์ด้วยความคิด

ชิ้นส่วนอวัยวะเทียมในปัจจุบันได้รับการพัฒนาต่อเนื่อง สำหรับสนับสนุนผู้พิการให้สามารถใช้ชีวิตใกล้เคียงปกติมากที่สุด หนึ่งในนั้นคือแขนและมือเทียมที่ได้รับการออกแบบให้สามารถใช้ในการหยิบจับวัตถุสำหรับชีวิตประจำวัน เพิ่มความสะดวกสบายและทำให้ผู้พิการสามารถช่วยเหลือตัวเองได้มากขึ้น

 

          นี่จึงเป็นเหตุผลในการพัฒนามือหุ่นยนต์ที่สามารถใช้หยิบจับไปจนทำกิจกรรมละเอียดอ่อนทดแทนมือจริง

 

 

มือหุ่นยนต์พลังแม่เหล็กที่บังคับด้วยความคิด

 

          ผลงานนี้เป็นของทีมวิจัยจาก จากสถาบัน BioRobotics แห่ง Scuola Superiore Sant'Anna ในอิตาลี กับการคิดค้นพัฒนามือเทียมรุ่นใหม่ อาศัยเพียงแม่เหล็กขนาดจิ๋ว ก็ช่วยให้ผู้พิการอาศัยกล้ามเนื้อบริเวณตอแขนในการบังคับมือหุ่นยนต์ให้ขยับและใช้งานได้ใกล้เคียงกับมือจริง

 

          แนวคิดนี้เกิดขึ้นจากการตรวจสอบคลื่นไฟฟ้าจากกล้ามเนื้อแขนข้างที่ขาดไปของผู้พิการ ทีมวิจัยพบว่าแม้อวัยวะจะขาดไปแต่แขนข้างดังกล่าวยังคงทำงานตามเดิม สมองยังคงสั่งการกล้ามเนื้อตอแขนที่เหลือให้เกร็งหรือคลายตัวตามปกติเหมือนมือข้างนั้นยังคงอยู่ ไม่ต่างจากการใช้งานแขนตามปกติ

 

          ด้วยเหตุนี้พวกเขาจึงเกิดแนวคิดใช้ประโยชน์จากสัญญาณไฟฟ้าของกล้ามเนื้อ โดยการฝังเซ็นเซอร์แม่เหล็กขนาดจิ๋ว 6 ชิ้น พร้อมช่องเสียบอิเล็กทรอนิกส์เข้าไปในกล้ามเนื้อส่วนสำคัญ ช่วยให้เมื่อกล้ามเนื้อเคลื่อนไหวตอบสนองต่อคำสั่งในการขยับนิ้ว เซ็นเซอร์จะสร้างสนามแม่เหล็กส่งข้อมูลไปยังแขนเทียมให้เคลื่อนไหวตามคำสั่งที่เกิดขึ้น

 

          ด้วยกลไกนี้ช่วยให้ผู้พิการสามารถกลับมาขยับแขนได้อีกครั้งโดยไม่ต้องอาศัยอุปกรณ์เพิ่มเติม ในขั้นตอนการทดสอบพบว่า เมื่อลองนำมือเทียมหุ่นยนต์มาติดตั้งลงบนเซ็นเซอร์และตอแขนข้างดังกล่าว ช่วยให้ผู้ใช้งานสามารถบังคับและใช้งานมือรูปแบบต่างๆ เช่น คว้าจับและเคลื่อนไหววัตถุ เปิดขวด ไปจนใช้ไคขวงได้เอง

 

          จากปากคำของผู้เข้าร่วมการทดสอบกล่าวว่า มือเทียมหุ่นยนต์ที่ใช้งานให้ความรู้สึกไม่ต่างจากตอนขยับมือตัวเอง

 

 

มือเทียมพลังแม่เหล็ก อนาคตแห่งมือเทียม

 

          สำหรับท่านที่ติดตามข่าวสารเทคโนโลยีอาจมองว่ามือเทียมขยับตามความคิดไม่ใช่ของใหม่ จากความก้าวหน้าเทคโนโลยีในหลายด้าน ถึงขั้นที่ผู้ป่วยอัมพาตสามารถเชื่อมต่อเข้ากับอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์และโลกออนไลน์ผ่านความคิด ในอนาคตจึงอาจช่วยให้ผู้พิการสามารถทำได้มากกว่าการขยับแขน

 

          อย่างไรก็ตามข้อจำกัดของมือเทียมควบคุมผ่านความคิดส่วนมากคือ ความละเอียดในการควบคุม หลายครั้งมือเทียมสามารถขยับหรือใช้งานได้จำกัด เคลื่อนไหวได้แข็งทื่อ ไม่สามารถขยับได้อิสระเมื่อเปรียบเทียบกับมือจริง เนื่องจากข้อจำกัดในการเคลื่อนไหวของอุปกรณ์และการถ่ายทอดคำสั่ง

 

          ในกรณีที่ต้องการให้ประสิทธิภาพการสั่งงานสูงขึ้นก็จำเป็นต้องเข้ารับการผ่าตัดเพื่อฝังอุปกรณ์เพิ่มเติม อาศัยขั้วไฟฟ้าขนาดใหญ่ติดตั้งบริเวณตอแขน บางครั้งก็อาจต้องฝังในสมองหรือระบบประสาทของผู้ใช้งาน นำไปสู่การผ่าตัดที่ยุ่งยากและอาจเป็นอันตราย

 

          แตกต่างจากมือเทียมที่พวกเขาพัฒนาซึ่งอาศัยเพียงเซ็นเซอร์แม่เหล็กขนาดจิ๋ว ตัวเซ็นเซอร์ที่ติดตั้งมีขนาดเพียงไม่กี่มิลลิเมตร อีกทั้งยังฝังลงไปบริเวณกล้ามเนื้อตอแขนข้างที่ขาดไป ช่วยให้ผู้พิการสามารถควบคุมและใช้งานแขนเทียมข้างนั้นได้ละเอียดแม่นยำ โดยสร้างภาระและผลกระทบทางสุขภาพที่น้อยกว่า

 

          นอกจากสามารถใช้งานได้อย่างคล่องแคล่วอีกสิ่งที่สามารถทำได้จากเซ็นเซอร์สนามแม่เหล็กคือ การควบคุมแรง ผู้ใช้งานสามารถใช้มือเทียมรูดซิป ใช้งานไม้หนีบผ้า เทน้ำ หรือแม้แต่หยิบจับวัตถุที่เปราะบางโดยไม่เสียหาย จนแทบไม่แตกต่างจากตอนใช้งานมือของตัวเอง

 

          นี่จึงอาจเป็นอุปกรณ์ที่ช่วยเพิ่มคุณภาพชีวิตและให้โอกาสผู้พิการสามารถกลับมาใช้งานมือได้อีกครั้ง

 

 

 

          แม้เซ็นเซอร์แม่เหล็กจะประสบความสำเร็จในขั้นตอนทดสอบราบรื่น แต่มีข้อจำกัดตรงอาศัยการทำงานและความแข็งแรงของกล้ามเนื้อ ซึ่งเป็นกลุ่มผู้พิการที่เพิ่งสูญเสียอวัยวะได้ไม่นาน จึงอาจเกิดปัญหาในการใช้งานร่วมกับผู้ที่พิการมาเป็นเวลานานหรือผู้พิการแต่กำเนิดได้ อีกทั้งยังต้องรอให้ทาง FDA ของยุโรปอนุมัติการใช้งานซึ่งอาจกินเวลาอีกหลายปี

 

          คงต้องรอดูต่อไปว่าอุปกรณ์นี้จะได้รับการพัฒนาเสร็จสมบูรณ์และอนุมัติให้ใช้งานจริงได้เมื่อใด

 

 

 

          ที่มา

 

          https://www.eurekalert.org/news-releases/1056873?

 

          https://interestingengineering.com/innovation/first-magnet-controlled-prosthetic-hand

 

          https://newatlas.com/medical/implanted-magnets-control-prosthetic-hand/