จากวิกฤตการณ์โรค COVID-19 ที่แพร่กระจายและทวีความรุนแรงไปทั่วโลก ตั้งแต่ต้นปี 2563 เป็นต้นมา และเกิดภาวะแพร่ระบาดรุนแรงในประเทศไทยตั้งแต่เดือนมีนาคม 2563 NARIT จึงมีแนวคิดสร้างและพัฒนาเครื่องช่วยหายใจอย่างง่ายที่สามารถสร้างได้อย่างรวดเร็ว ใช้วัสดุอุปกรณ์ต้นทุนต่ำ แบบ AmbuBag ต่อมาพบว่าเครื่องช่วยหายใจในรูปแบบดังกล่าว พบปัญหาคือไม่สามารถแสดงผลการตอบสนองของผู้ป่วยได้ รวมถึงไม่สามารถควบคุมตัวแปรอื่น ๆ เช่น ความดัน ปริมาตร และอัตราการไหลของอากาศได้โดยง่าย จึงปรับเปลี่ยนและพัฒนาเครื่องช่วยหายใจสู่รูปแบบที่ 2 ใช้หลักการไหลของอากาศแรงดันสูง มีวาล์วควบคุมการไหลเข้าออกของอากาศ พร้อมออกแบบอัลกอริทึมควบคุมการทำงานของระบบเครื่องช่วยหายใจดังกล่าว พัฒนามาแล้วถึงสามเวอร์ชัน
ในเวอร์ชันที่ 3 เป็นเครื่องช่วยหายใจแบบควบคุมการไหลของอากาศแรงดันสูง สามารถควบคุมปริมาตรอากาศในปอดให้ได้ค่าตามที่ต้องการ ใช้งานร่วมกับการให้ออกซิเจนจากระบบท่อ โดยออกแบบให้ควบคุมการไหลเข้าออกของอากาศโดยใช้โซลิดนอยด์วาล์ว และมีโฟลวมิเตอร์เพื่อวัดการไหล มีระบบการทำงาน ดังนี้
– ใช้โซลิดนอยด์วาล์วในการควบคุมระบบ PEEP และปรับจากระบบจากเชิงกลเป็นอิเล็กทรอนิกส์
– คำนวณสมการระบบรักษาแรงดัน PEEP (Signal processing)
– ปรับปรุงการสื่อสารระหว่างตัวควบคุมกับการแสดงผลให้แม่นยำ
– มีการคำนวณออกแบบและพัฒนาแผงวงจรอิเล็กทรอนิกส์
– พัฒนา Air circuit ควบคุมการเข้าออกของอากาศทั้งขาเข้าและขาออก โดยใช้อุปกรณ์ระดับอุตสาหกรรม
– ปรับ user interface เพื่อรองรับการใช้งานจริง
หมายเหตุ PEEP (Positive End Expiratory Pressure) หรือแรงดันบวกค้างอยู่ในปอดในระยะสิ้นสุดการหายใจออก ซึ่งจำเป็นสำหรับผู้ป่วยที่ติดเชื้อโควิด-19 ในระยะวิกฤต ที่จะมีอาการ ARDS (Acute respiratory distress syndrome) ภาวะหายใจล้มเหลวเฉียบพลัน เนื่องจากเนื้อปอดถูกทำลายจากการติดเชื้อ หากไม่ได้รับการรักษาอย่างถูกต้องและทันท่วงที ผู้ป่วยจะมีโอกาสเสียชีวิตได้มาก
นอกจากนี้ ยังมีจอภาพระบบสัมผัสควบคุมการทำงานของตัวเครื่อง แสดงค่าพารามิเตอร์ต่าง ๆ ได้แก่ค่าความดันอากาศ (Airway pressure) อัตราการไหลของอากาศ (Flow Rate) และปริมาตรอากาศที่ไหลเข้าหรือออกจากปอด ต่อการหายใจ 1 ครั้ง (Tidal volume (VT))
ช่วงกลางเดือนพฤษภาคมที่ผ่านมา ทีมวิศวกรเมคาทรอนิกส์ NARIT ได้พัฒนาอัลกอริทึมหรือซอฟต์แวร์ควบคุมระบบการทำงานของเครื่องช่วยหายใจ ให้สามารถควบคุมการปิด-เปิดของวาล์วและควบคุมปริมาณของออกซิเจนได้ จนกระทั่งสามารถพัฒนาไปในส่วนซอฟต์แวร์ สำหรับผู้ใช้งานได้บางส่วน เช่น สามารถเปลี่ยนค่า PEEP สามารถเซ็ตค่าจำนวนครั้งของการหายใจต่อนาที และอัตราส่วนระหว่างการหายใจเข้า-หายใจออกได้ เป็นต้น
NARIT กำลังเดินหน้าสู่การพัฒนาเครื่องช่วยหายใจ เวอร์ชันที่ 4 ซึ่งใช้ Propotional valve แทน โซลิดนอยด์วาวล์ เพื่อควบคุมการไหลเข้าออกของอากาศให้ดียิ่งขึ้น รวมถึงการควบคุมตัวแปรต่าง ๆ ได้เทียบเท่ากับเครื่องที่ใช้อยู่โรงพยาบาล เพื่อให้สามารถใช้งานได้จริงในทางการแพทย์ ภายใต้คำแนะนำอย่างใกล้ชิดจากทีมแพทย์โรงพยาบาลมหาราชนครเชียงใหม่
เป้าหมายของ NARIT ในการสร้างเครื่องช่วยหายใจต้นแบบ ไม่ได้หยุดเพียงแค่แก้ปัญหาภาวะการระบาดของโรคโควิด-19 เท่านั้น แต่ยังเป็นการพัฒนาขีดความสามารถด้านเทคโนโลยีของบุคลากร และสามารถต่อยอดไปสู่เชิงพาณิชย์ต่อไปได้ในอนาคต
โครงการพัฒนาเครื่องช่วยหายใจ เป็นโครงการความร่วมมือระหว่าง NARIT สถาบันวิจัยดาราศาสตร์แห่งชาติ (องค์การมหาชน) กับมหาวิทยาลัยเทคโนโลยีสุรนารี ภายใต้คำแนะนำของทีมแพทย์ และบุคลากรจากโรงพยาบามหาราช นครเชียงใหม่ โรงพยาบาลนครพิงค์ และศูนย์สนับสนุนการบริการสุขภาพเขตที่ 1 กรมส่งเสริมสุขภาพ กระทรวงสาธารณสุข
ร่วมแสดงความคิดเห็น