ไทย | Eng
logo
สำหรับ
ผู้สนใจศึกษาต่อ
spacer
สำหรับ
นักศึกษาปัจจุบัน
spacer
สำหรับ
นักวิจัยและนักธุรกิจ
spacer
สำหรับ
คณาจารย์และบุคลากร
spacer
ขาเทียมสําหรับคนพิการแบบปรับอัตราหน่วงได้ (Variable-Damper Knee Prosthesis)
:: หน้าหลัก > รวมข่าวและกิจกรรม > KMUTT on research > ขาเทียมสําหรับคนพิการแบบปรับอัตราหน่วงได้ (Variable-Damper Knee Prosthesis)

วันที่ : 08 กันยายน 2551
โดย : มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีพระจอมเกล้าธนบุรี

ขาเทียมสําหรับคนพิการแบบปรับอัตราหน่วงได้ (Variable-Damper Knee Prosthesis)

ขาเทียมสําหรับคนพิการแบบปรับอัตราหน่วงได้ (Variable-Damper Knee Prosthesis) โดยทีมนักวิจัย จากFIBO รศ.ดร.ชิต เหล่าวัฒนา,นายทศพร บุญแท้,นายสาธิต วณิชชัยกิจ, นายบัณฑูร ศรีสุวรรณ และ นายธิติ ตระกลพัฑฒนะ

ปัจจุบันประเทศไทยมีจำนวนผู้พิการขาขาดมากกว่า 50,000 ราย ทั้งนี้ผู้พิการขาขาดล้วนมีความต้องการที่จะได้รับความช่วยเหลือเรื่องขาเทียม ชนิดสวมใส่พอดี เดินได้เหมือนธรรมชาติ ซึ่งต่างประเทศสามารถผลิตได้แต่จำหน่ายในราคาที่

สูงมาก ดังนั้นทางสถาบันวิทยาการหุ่นยนต์ภาคสนาม ได้ดำเนินการวิจัย ออกแบบ จัดสร้าง ทดสอบขาเทียมเหนือหัวเข่า โดยมุ่งหวังนำองค์ความรู้และเทคโนโลยีมาประยุกต์ใช้ให้เกิดประโยชน์ และลดต้นทุนการนำเข้าสินค้าจากต่างประเทศ

ปัญหา
การพัฒนาขาเทียมที่ผ่านมาในอดีตมุ่งเน้นในการพัฒนาเพื่อใช้ทดแทนขาผู้พิการที่ขาดหายไปเพื่อช่วยให้ผู้พิการสามารถใช้ชีวิตได้ดีขึ้น แต่ไม่สามารถตอบสนองการเคลื่อนไหวได้อย่างสมบูรณ์ทำให้ในผู้พิการบางรายถึงแม้ว่าจะใช้ขาเทียม

แล้วก็ตามยังจำเป็นที่จะต้องมีบุคคลอื่นมาช่วยในการใช้ชีวิตประจำวัน ซึ่งทำให้ขาเทียมในรุ่นต่อมามีการพัฒนาทางด้านคุณลักษณะการใช้งานให้สามารถใช้งานได้อย่างมีประสิทธิภาพมากขึ้นโดยมุ่งเน้นให้ผู้พิการสามารถดำรงชีวิตได้ด้วย

ตนเองโดยไม่ต้องมีผู้ช่วย

 วิธีการ
โดยแนวทางการปฏิบัติงานนั้น เริ่มจากคุณสมบัติของกล้ามเนื้อขาของมนุษย์ประกอบไปด้วย มวล สปริง
และตัวหน่วง แต่ขาเทียมที่ใช้ในปัจจุบัน มีเพียง มวล กับสปริง ซึ่งทำให้ลักษณะการก้าวเดินโดยใช้ขาเทียมแตกต่างจากคนปกติ ดังนั้นจึงได้นำตัวหน่วงทั้งแบบปรับอัตราการหน่วงด้วยผู้ป่วย และแบบปรับอัตราการหน่วงด้วยไมโคร

โปรเซสเซอร์ มาประยุกต์ใช้กับขาเทียม เพื่อให้การดำรงชีวิตของผู้ป่วย ใกล้เคียงกับคนปกติมากยิ่งขึ้น

เนื่องจากคุณสมบัติของกล้ามเนื้อขาของมนุษย์ประกอบไปด?วย มวล สปริง และตัวหน่วง แต่ขา
เทียมที่ใช้ในปัจจุบัน มีเพียง มวล กับสปริง ซึ่งทําให้ลักษณะการก้าวเดินโดยใช้ขาเทียมแตกต่างจากคน
ปกติ ดังนั้นจึงได้นําตัวหน่วงทั้งแบบปรับอัตราการหน่วงด้วยผู้ป่วย และแบบปรับอัตราการหน่วงด้วย
ไมโครโปรเซสเซอร์มาประยุกต์ใช้กับขาเทียม เพื่อให้การดํารงชีวิตของผู้ป่วย ใกล้เคียงกับคนปกติมาก
ยิ่งขึ้น
ขาเทียมสําหรับคนพิการแบบปรับอัตราหน่วงได้ เป็นระบบขาเทียม แกนหมุนเดียว ที่ใช้
ระบบไฮดรอลิกมาช่วยควบคุมในการแกว่งและการยืน ทําให้ผู้พิการไม่ต้องออกแรงในการควบคุม
ระบบขาเทียมมาก นอกจากนั้นแล้ว อัตราหน่วงของระบบไฮดรอลิกยังสามารถทําการปรับตั้งค่าอัตรา
หน่วงได้ เพื่อให้มีความเหมาะสมกับผู้พิการแต่ละคน และมีความเหมาะสมในแต่ละความเร็วของการ
เดิน เพื่อให้มีการเคลื่อนไหวที่เป็นธรรมชาติราบลื่นเหมือนจริง ทําให้ผู้พิการสามารถเดินไปได้
ในหลายสภาพพื้นผิวและทํากิจกรรมได้หลากหลายมากขึ้น
หลักการทํางานของขาเทียมสําหรับคนพิการแบบปรับอัตราหน่วงได้ ทีมวิจัยได้เลือกใช้การ
ปรับเปลี่ยนช่องทางการไหลของสารไฮดรอลิก ในการควบคุมการหน่วง โดยใช้มอเตอร์ไฟฟ้า
กระแสตรงแบบมีชุดอ่านตําแหน่งการหมุนเป็นต้นกําลัง โดยได้รับคําสั่งจากหน่วยประมวลผล
ส่วนกลาง ซึ่งได้รับสัญญาณจากองศาการหมุนของข้อหัวเข่า และแรงจากโครงสร้างของขาเทียม
ในขณะก้าวเดิน เพื่อทําการประมวลผลหาค่าการหน่วงที่เหมาะสมในการก้าวเดิน ขาเทียมสําหรับคน
พิการแบบปรับอัตราหน่วงได

การทดสอบขาเทียมสําหรับคนพิการแบบปรับอัตราหน่วงได้ ทําการทดสอบ 2 กรณี คือ การ
ทดสอบเชิงคุณภาพ และการทดสอบเชิงปริมาณ ซึ่งมีรายละเอียดในการทดสอบดังต?อไปนี้
1 การทดสอบเชิงคุณภาพ
ในการทดสอบเชิงคุณภาพนั้น ได้ให้ผู้พิการใส่ขาเทียมแบบปรับอัตราหน่วงได้ แล้วทําการ
ปรับอัตราหน่วง และสปริงในการยืดขาเทียมให้ตรง ให้เหมาะสมตามแต่ละความเร็วและสภาพพื้นที่ ที่
ทําการทดสอบ ซึ่งการทดสอบในครั้งนี้ ได้ให้ผู้พิการทําการทดสอบเดินบนพื้นผิวที่มีความแตกต่างกัน
คือ เดินบนพื้นราบ เดินบนพื้นลาดเอียง และเดินขึ้น-ลงบันได จากนั้นผู้พิการได้ให้ข้อมูลจากการเดิน
ด้วยขาเทียมสําหรับคนพิการแบบปรับอัตราหน่วงได้
- เดินบนพื้นราบ ในการทดสอบได้แบ่งความเร็วในการเดินบนพื้นราบได้ 3 ระดับความเร็ว
ดังนี้
- เดินช้า
- เดินปกติ
- เดินเร็ว
2 การทดสอบเชิงปริมาณ
ในการทดสอบเชิงปริมาณนั้น ได?ทําการเก็บข้อมูลพร้อมกับการทดสอบเชิงคุณภาพในกรณีเดิน
บนพื้นราบ โดยข้อมูลที่นํามาพิจารณาคือ ข้อมูลการงอของข้อหัวเข่า เพื่อนํามาเปรียบเทียบกับการงอข้อ
หัวเขาของคนปกติ ขณะเดินบนพื้นราบ

จากการเปรียบเทียบ รูปแบบการงอของข้อหัวเข่าของคนปกติ กับผู้พิการที่สวมขาเทียม ปรากฎ
ว่า พฤติกรรมของการงอข้อหัวเข่าในจังหวะ Stance flexion และStance extension ไม่ปรากฎขึ้นกับผู้
พิการที่สวมใส่ขาเทียมเลย เนื่องจากผู้พิการยังมีพฤติกรรมการเดิน เหมือนกับการสวมใส่ขาเทียม
แบบเดิม และยังไม่มั่นใจระบบหน่วงที่จะเกิดการล้ม/พับขาเทียม ในขณะเดิน ส่วนในจังหวะ Pre-swing
Swing flexion และSwing Extension มีพฤติกรรมการงอข้อหัวเข่า เช่นเดียวกับการเดินของคนปกติ


แนวทางการแก้ไข และข้อเสนอแนะ
1. ผู้พิการ จําเป็นต้องทําความคุ้นเคย/ ฝึกเดินด้วยขาเทียมแบบปรับอัตราหน่วงได้ เพื่อให้เกิดความเคย
ชิน ในการเดินแบบปกติ
2. ทีมวิจัย จําเป็นต้องสร้างความมั่นใจให้กับผู้พิการในการเดินด้วยขาเทียมแบบปรับอัตราหน่วงได้
3. ทีมวิจัยจําเป็นต้อง ดําเนินการลดขนาด และน้ำหนักของขาเทียมแบบปรับอัตราหน่วงได้

ขาเทียมแบบปรับอัตราหน่วงได้ จะช่วยให้ผู้พิการก้าวเดินและขึ้นลงทางลาด หรือบันไดได้ใกล้เคียงกับคนปกติ และที่สำคัญป้องกันการหกล้มขณะก้าวเดิน ซึ่งเป็นอุบัติเหตุที่พบบ่อยในผู้พิการขาระดับเหนือหัวเข่า 

ขาเทียมดังกล่าวติดตั้งชุดอุปกรณ์ที่เรียกว่าตัวหน่วงทำหน้าที่แทนข้อเข่าในการรับแรงกดขณะก้าวเดิน อีกทั้งทำให้ขาเทียมงอได้ใกล้เคียงกับการงอของข้อเข่าจริง เมื่อเทียบกับขาเทียมที่ใช้ทั่วไป ต้องอาศัยแรงจากสะโพกเหวี่ยงขาเทียมไป

ข้างหน้าแทนการก้าวเดิน ทั้งยังต้องเหยียดตรงตลอดเวลา ไม่สามารถงอเข่า ทำให้ลักษณะการก้าวเดินไม่เป็นธรรมชาติ

ทีมงานออกแบบขาเทียมเสริมตัวหน่วง3 รูปแบบคือ แบบใช้มือหมุนปรับอัตราการหน่วงด้วยตนเอง เพื่อให้อัตราการหน่วงและการงอเข่าเหมาะกับแรงกดของแต่ละบุคคล แบบใช้รีโมทปรับอัตราการหน่วงแทนมือปรับ และแบบติดตั้งชุดสมอง

กล ซึ่งจะคำนวณพร้อมปรับอย่างอัตโนมัติ ทั้งนี้ สองรูปแบบแรกทำเป็นชุดต้นแบบและผ่านการทดสอบกับผู้พิการแล้ว 

ส่วนรูปแบบที่สามคาดว่าอีก2-3 เดือนก็สำเร็จ ขาเทียมอัตโนมัตินี้อาศัยเซ็นเซอร์ 2 ตัวสำหรับวัดองศาการหมุนของข้อเข่าและวัดแรงกดการก้าวเดิน จากนั้นส่งข้อมูลให้สมองกลประมวลผล และออกคำสั่งชุดมอเตอร์ให้ปรับอัตราการหน่วง

ตามข้อมูลที่ได้

"โครงงานวิจัยนี้มี รศ.ดร.ชิต เหล่าวัฒนา เป็นหัวหน้าทีม ซึ่งประยุกต์ใช้ความรู้จากหุ่นยนต์ฮิวมานอยด์ ในการออกแบบขาเทียมข้างต้น โดยได้รับทุนประมาณ 1 แสนบาทจากศูนย์เทคโนโลยีอิเล็กทรอนิกส์และคอมพิวเตอร์แห่งชาติ (เนคเทค)

เพื่อสร้างโอกาสให้ผู้พิการขาขาดเหนือเข่าได้ใช้ขาเทียมที่ได้รับการพัฒนาขึ้นด้วยเทคโนโลยีสมัยใหม่ในราคาไม่แพง แทนการพึ่งพาสินค้าจากต่างประเทศ"

รายละเอียดเพิ่มเติม
http://fibo.kmutt.ac.th/fiboweb07/thai/index.php?option=content&task=view&id=465

 

 

 

 

 

 

< กลับไป

spacer
Click to Enlarge
Previous 1/1 Next