อวัยวะเทียมเข้าสู่ยุค "ไบโอนิก" ไร้พรมแดนร่างกาย-จักรกล

ศาสตราจารย์ฮิวจ์ เฮอร์ เชื่อว่าโลกมาถึงจุดเปลี่ยนผ่านสำคัญในด้านเทคโนโลยีอวัยวะเทียม Image copyright MIT
คำบรรยายภาพ ศาสตราจารย์ฮิวจ์ เฮอร์ เชื่อว่าโลกมาถึงจุดเปลี่ยนผ่านสำคัญในด้านเทคโนโลยีอวัยวะเทียม

สถาบันเทคโนโลยีแห่งแมสซาชูเซตส์ (เอ็มไอที) ของสหรัฐฯ เผยความก้าวหน้าล่าสุดของกลุ่มวิจัยไบโอเมคาโทรนิกส์ (Biomechatronics) ซึ่งกำลังค้นคว้าพัฒนาอวัยวะเทียมหลายชิ้น โดยมีจุดมุ่งหมายให้เทคโนโลยีอวัยวะเทียมก้าวไกลถึงขั้นทำงานอย่างเป็นธรรมชาติ ผสมผสานกลมกลืนเป็นหนึ่งเดียวกับระบบประสาทและสมองของมนุษย์

ศาสตราจารย์ฮิวจ์ เฮอร์ หัวหน้ากลุ่มวิจัยไบโอเมคาโทรนิกส์ของเอ็มไอทีระบุว่า เรากำลังมาถึงจุดเปลี่ยนผ่านสำคัญในหน้าประวัติศาสตร์ของมนุษยชาติ โดยกำลังจะก้าวข้ามการใช้อวัยวะเทียมที่ทำงานแยกจากร่างกายของตนเอง ไปสู่การใช้อวัยวะ "ไบโอนิก" ซึ่งทำงานเลียนแบบกระดูกและกล้ามเนื้อตามธรรมชาติ และจะเชื่อมต่อเข้าเป็นส่วนหนึ่งของร่างกายอย่างแท้จริง

ศาสตราจารย์เฮอร์ซึ่งเสียขาทั้งสองข้างจากอุบัติเหตุระหว่างการปีนเขา ได้เผยให้เห็นขาเทียมไบโอนิกที่เขาใช้และพัฒนาขึ้นมาเอง โดยอธิบายหลักการทำงานของมันว่า เซ็นเซอร์รับสัญญาณความเคลื่อนไหวที่กล้ามเนื้อขาส่วนที่ยังเหลืออยู่ของเขาจะสื่อสารกับขาเทียมในเวลาที่ต้องการขยับเดิน ทำให้ขาเทียมไบโอนิกเคลื่อนตัวไปโดยใช้กลไกที่ทำงานคล้ายธรรมชาติมากที่สุด

คำบรรยายภาพ ขาเทียมไบโอนิกใช้เซ็นเซอร์แบบที่ใช้ในรถยนต์ขับเคลื่อนอัตโนมัติขณะก้าวลงบันได

แต่อย่างไรก็ตาม นี่ยังไม่ใช่การผสานอวัยวะเทียมเข้ากับระบบประสาทและสมองของมนุษย์อย่างเต็มที่ ทำให้การพัฒนาขั้นต่อไปมุ่งสู่การทำให้อวัยวะเทียมทำในสิ่งที่อวัยวะมนุษย์ทั่วไปทำได้ง่ายโดยสัญชาติญาณ แต่มีความซับซ้อนอย่างยิ่งในเชิงวิศวกรรมให้ได้เสียก่อน

ในการใช้ขาเทียมไบโอนิกก้าวลงบันได นักวิจัยได้นำเซ็นเซอร์แบบที่ใช้ในรถยนต์ขับเคลื่อนอัตโนมัติมาติดตั้ง เพื่อให้ขาเทียมได้รับรู้สภาพแวดล้อมรอบทิศทาง และตัดสินใจเคลื่อนไหวได้อย่างถูกต้อง เช่นเดียวกับที่สมองของมนุษย์จะมีส่วนคิดสั่งการท่วงท่าการวางเท้าที่บันไดขั้นต่อไปอย่างรวดเร็ว ตั้งแต่ขณะที่ขาและเท้ายังอยู่เหนือบันไดขั้นดังกล่าว โดยการก้าวลงบันไดแต่ละครั้ง ข้อเท้าเทียมจะเคลื่อนไหวไม่เหมือนกัน ซึ่งให้ความรู้สึกในการเดินเป็นธรรมชาติมากกว่า ผู้ทดลองใช้ขาเทียมไบโอนิกบอกว่า สามารถเดินได้ไกลขึ้นและเร็วขึ้นทั้งทำกิจกรรมต่าง ๆ ได้มากกว่าขาเทียมธรรมดา

Image copyright LOWES/VIRGINIA TECH
คำบรรยายภาพ การทดลองใช้ Exoskeleton พบว่าช่วยผ่อนแรงในขณะที่เดินลงได้ 25%

อวัยวะเทียมยุคใหม่อีกประเภทหนึ่งที่ก้าวข้ามพรมแดนซึ่งแบ่งแยกร่างกายมนุษย์และเครื่องจักรกลออกจากกัน คือโครงสร้างกระดูกภายนอก (Exoskeleton) ซึ่งกลุ่มวิจัยของศาสตราจารย์เฮอร์และบริษัทเอกชนอีกหลายแห่งกำลังพัฒนาเพื่อใช้ในวัตถุประสงค์อื่นนอกเหนือจากแก้ไขความพิการ โดยมุ่งให้เป็นโครงสร้างที่คนทั่วไปใช้สวมใส่ภายนอกเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพในการทำงานของร่างกาย เช่นช่วยผ่อนแรงขณะเดินหรือยกของได้ด้วย

อย่างไรก็ตาม ศาสตราจารย์เฮอร์ยังบอกว่า สิ่งสำคัญที่จะช่วยให้พัฒนาอวัยวะเทียมซึ่งเชื่อมต่อระบบประสาทได้อย่างสมบูรณ์นั้น ยังขึ้นอยู่กับอีกสิ่งหนึ่ง คือการพัฒนาเทคนิคทางการแพทย์ในการตัดแขนขาที่เสียหายของคนไข้ เพื่อเตรียมอวัยวะส่วนที่เหลือให้พร้อมต่อการติดตั้งอวัยวะเทียมไบโอนิก ซึ่งที่ผ่านมาวิธีการตัดแขนขาแบบนี้ยังไม่พัฒนาไปไกลกว่าสมัยเมื่อสองร้อยปีที่แล้ว

ข่าวที่เกี่ยวข้อง