ศ. ดร.วิบูลย์ แสงวีระพันธุ์ศิริ พัฒนาหุ่นยนต์ทางการแพทย์–หุ่นยนต์ช่วยดูแลผู้ป่วย COVID-19


ศ. ดร.วิบูลย์ แสงวีระพันธุ์ศิริ พัฒนาหุ่นยนต์ทางการแพทย์–หุ่นยนต์ช่วยดูแลผู้ป่วย COVID-19

จากสถานการณ์การแพร่ระบาดของเชื้อ Coronavirus 2019 หรือ COVID-19 ในขณะนี้ กำลังเป็นปัญหาทางสาธารณสุขที่สำคัญระดับโลก ด้วยเป็นโรคอุบัติใหม่ที่ยังไม่มีวัคซีนรักษาให้หายขาด สำหรับประเทศไทยมีรายงานการติดเชื้อจากคนสู่คนเป็นรายแรก เมื่อวันที่ 31 มกราคม พ.ศ. 2563 โดยผู้ป่วยเป็นคนขับรถแท็กซี่และไม่มีประวัติเดินทางไปประเทศจีน อย่างไรก็ตาม สถานการณ์ประเทศไทยดีขึ้นอย่างต่อเนื่อง ปัจจุบัน (22 พ.ค. 63) โดยมีผู้ติดเชื้อรายใหม่ 0 ราย เป็นวันที่สาม ยอดติดเชื้อสะสม 3,037 คน หายป่วยสะสม 2,910 คน เสียชีวิตสะสม 56 คน เหลือรักษาอยู่ที่โรงพยาบาลเพียง 71 คน ประเทศไทยอยู่ในอันดับที่ 73 ของโลก ขณะที่ทั่วโลกภาพรวมผู้ติดเชื้อทะลุ 5 ล้านคน และยอดผู้เสียชีวิตยังเพิ่มขึ้นอย่างต่อเนื่อง

ย้อนกลับไปในช่วงต้นเดือนกุมภาพันธ์ที่ผ่านมา สถานการณ์การแพร่ระบาดของเชื้อ COVID-19 เริ่มรุนแรงมากยิ่งขึ้น ประเทศไทยมีความจำเป็นเร่งด่วนที่จะต้องมีมาตรการในการควบคุมและป้องกันการระบาดของโรคในเชิงรุก เพื่อจำกัดการแพร่ระบาดของเชื้อ ลดผลกระทบทางเศรษฐกิจ สังคมและความกังวลของประชาชนในประเทศ

หนึ่งในนั้นคือการนำหุ่นยนต์และระบบทางการแพทย์ ซึ่งเป็นอุปกรณ์ทางการแพทย์ที่ช่วยในการขยายการบริการงานทางการแพทย์ ที่คิดค้นโดย ศ. ดร.วิบูลย์ แสงวีระพันธุ์ศิริ อาจารย์ประจำภาควิชาวิศวกรรมเครื่องกล คณะวิศวกรรมศาสตร์ จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย เข้ามาช่วยดูแลผู้ป่วย โดยเฉพาะเฝ้าระวังผู้ที่คาดว่าจะติดเชื้อหรือผู้ติดเชื้อแล้วในบริเวณที่ควบคุมเป็นพิเศษเพื่อป้องกันการแพร่กระจายของเชื้อ COVID-19

ระบบหุ่นยนต์และระบบทางการแพทย์ เฝ้าระวังผู้ติดเชื้อ – ป้องกันการแพร่กระจายของเชื้อ COVID-19

ศ. ดร.วิบูลย์ แสงวีระพันธุ์ศิริ อาจารย์ประจำภาควิชาวิศวกรรมเครื่องกล คณะวิศวกรรมศาสตร์ จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย กล่าวว่า ระบบหุ่นยนต์และระบบทางการแพทย์ เป็นอุปกรณ์ทางการแพทย์ที่ช่วยในการขยายการบริการงานทางการแพทย์ โดยเฉพาะช่วยในการเฝ้าระวังผู้ที่คาดว่าจะติดเชื้อหรือผู้ติดเชื้อแล้วก็ตาม ซึ่งจะจัดให้กลุ่มดังกล่าวอยู่ในบริเวณที่ควบคุมเป็นพิเศษเพื่อป้องกันการแพร่กระจายของเชื้อ COVID-19 เนื่องจากมีจำนวนผู้ติดเชื้อมากขึ้นเรื่อย ๆ และอยู่หลากหลายโรงพยาบาล เช่น โรงพยาบาลรัฐบาลในเขตกรุงเทพมหานคร โรงพยาบาลที่อยู่ในแหล่งท่องเที่ยว เป็นต้น ดังนั้นการเฝ้าระวังนี้จะต้องใช้บุคลากรทางการแพทย์จำนวนค่อนข้างมากเช่นกัน และการที่บุคลากรทางการแพทย์เหล่านี้จำเป็นจะต้องเข้าไปอยู่ในบริเวณที่ป้องการการแพร่เชื้อ ทำให้บุคลากรทางการแพทย์นั้นมีโอกาสติดเชี้อได้ รวมถึงบุคคลเกี่ยวข้องอื่น เช่น ล่ามภาษาจีนที่มาช่วยในการสื่อสาร เป็นต้น

หุ่นยนต์ทางการแพทย์ –หุ่นยนต์ช่วยดูแลผู้ป่วย

จุดเริ่มต้นในการพัฒนาหุ่นยนต์สนับสนุนกิจกรรมทางการแพทย์สำหรับผู้ป่วย COVID-19

สำหรับจุดเริ่มต้นในการพัฒนาหุ่นยนต์ที่ช่วยสนับสนุนกิจกรรมทางการแพทย์สำหรับผู้ป่วย COVID -19 เกิดจากการต่อยอดงานวิจัยจากโครงการวิจัยการพัฒนาการช่วยประเมิน ดูแล ฟื้นฟู บริการผู้สูงอายุ และผู้ป่วยโรคหลอดเลือดสมอง ซึ่งคณะวิศวกรรมศาสตร์ จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย ดำเนินการร่วมกันกับคณะแพทยศาสตร์ เพื่อทำการวิจัยและพัฒนาหุ่นยนต์และอุปกรณ์สำหรับประยุกต์ใช้กับผู้ป่วยโรคหลอดเลือดสมองและผู้สูงอายุที่สถานพยาบาล และที่บ้าน โดยแบ่งการวิจัยออกเป็น 2 ส่วนหลัก ได้แก่ ส่วนแรก มีคณะวิศวกรรมศาสตร์ จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย และศูนย์ความเป็นเลิศทางการแพทย์ด้านโรคหลอดเลือดสมองแบบครบวงจร แห่งโรงพยาบาลจุฬาลงกรณ์ สภากาชาดไทย เป็นผู้รับผิดชอบหลัก ร่วมทำการวิจัย เพื่อพัฒนาอุปกรณ์ทางการแพทย์ ซึ่งจะสามารถนำไปใช้กับผู้ป่วยโรคหลอดเลือดสมอง และผู้สูงอายุ พร้อมทั้งมีต้นแบบ เพื่อนำไปผลิตทางอุตสาหกรรม ประกอบด้วย การพัฒนาหุ่นยนต์ที่เหมาะสมสำหรับใช้งานรวมกับอุปกรณ์ทางการแพทย์ที่พัฒนาขึ้น, การพัฒนาอุปกรณ์ที่จะใช้ประเมินสัญญาณชีพของผู้ป่วยในการตรวจคลื่นไฟฟ้าหัวใจ พร้อมทั้งการประเมินหัวใจเต้นไม่ตรงจังหวะ รวมทั้งอุปกรณ์เชื่อมต่อแบบหลายพารามิเตอร์ ได้แก่ อุปกรณ์วัดความดัน การวัดออกซิเจนในเลือด ชีพจร เป็นต้น, การพัฒนาโปรแกรมและอุปกรณ์ เพื่อช่วยในการทำกายภาพบำบัด สามารถตรวจสอบการทำกายภาพบำบัดที่ถูกต้องของผู้ป่วย โดยประเมินจากท่าทางและเสียงและการพัฒนาโปรแกรม เพื่อคัดกรองและประเมินความเสี่ยงในการเกิดโรคหลอดเลือดสมอง

ส่วนที่สอง เป็นการทำวิจัยทางคลินิก ผู้รับผิดชอบหลักคือศูนย์ความเป็นเลิศทางการแพทย์ด้านโรคหลอดเลือดสมองแบบครบวงจร แห่งโรงพยาบาลจุฬาลงกรณ์ สภากาชาดไทย โดยนำต้นแบบผลิตภัณฑ์ที่ผลิตได้จากการวิจัยที่ประกอบด้วยระบบหุ่นยนต์และอุปกรณ์ทางการแพทย์ มาทดลองใช้กับผู้ป่วยโรคหลอดเลือดสมอง โดยการทำวิจัยทางคลินิก ตามมาตรฐานจริยธรรมการวิจัยในคน เพื่อนำมาใช้กับผู้ป่วยจริง

หุ่นยนต์ทางการแพทย์ –หุ่นยนต์สนับสนุนงานดูแลผู้ป่วย COVID -19

พัฒนาหุ่นยนต์ทางการแพทย์ –หุ่นยนต์สนับสนุนงานดูแลผู้ป่วย COVID -19

สำหรับหุ่นยนต์ที่พัฒนาขึ้นในโครงการวิจัยการพัฒนาการช่วยประเมิน ดูแล ฟื้นฟู บริการผู้สูงอายุ และผู้ป่วยโรคหลอดเลือดสมอง แบ่งออกเป็น 2 ส่วนหลัก ๆ ได้แก่ 1. หุ่นยนต์ทางการแพทย์ที่ทำงานแบบ Telemedicine และ Telepresence พร้อมติดตั้งอุปกรณ์ที่ช่วยในการวัดสัญญาณชีพแบบเวลาจริงที่แพทย์หรือบุคลากรทางการแพทย์ที่อยู่ห่างไกลออกไปจากผู้ป่วยสามารถรับรู้สภาวะของผู้ป่วยที่อยู่ต่างที่ (Medical Equipment for Real-time Health Monitoring (Attached or Acquired Information by Bluetooth)) โดยหุ่นยนต์ที่พัฒนาขึ้นมีคุณสมบัติและความสามารถเบื้องต้น เช่น สามารถวัดอุณหภูมิร่างกาย (Body Temperature Measurement Device), สามารถวัดความดันของร่างกาย (Blood Pressure Record) ผ่าน Bluetooth และสามารถแสดงผลที่หน้าจอหุ่นยนต์และส่งข้อมูลไปยังบุคลากรทางแพทย์ที่อยู่ด้านนอกให้เห็นพร้อมกัน, สามารถพูดคุยระหว่างผู้ป่วยด้านในและบุคลากรทางการแพทย์ด้านนอกในลักษณะ Video Conference for Telepresence ซึ่งมีระบบเสียงและภาพที่มีคุณภาพดี ในกรณีที่ขาดแคลนล่ามแปลภาษาที่อยู่ด้านนอก สามารถใช้ Google Translation ในการแปลภาษาผ่านหุ่นยนต์กับคอมพิวเตอร์ของบุคลากรทางการแพทย์ที่อยู่ด้านนอก, บุคลากรทางการแพทย์ที่อยู่ด้านนอก สามารถควบคุมหัวหุ่นยนต์เพื่อให้สามารถติดตามเฝ้าดูผู้ป่วยได้สะดวก (Tele-Operation and Control, Patient Observation)

หุ่นยนต์ทางการแพทย์

นอกจากนี้ยังมีฟังก์ชันที่ให้หุ่นยนต์สามารถติดตามหน้าผู้ป่วยได้แบบอัตโนมัติ (Automatic Face Tracking, Patient Observation) เพื่อให้สามารถเห็นหน้าตาผู้ป่วยได้อย่างสะดวก, หน้าจอของหุ่นยนต์เป็นแบบ Touch Screen ใช้งานได้สะดวก หน้าจอของหุ่นยนต์ที่อยู่ฝั่งผู้ป่วยสามารถควบคุมได้จากบุคลากรทางการแพทย์ที่ควบคุมอยู่ด้านนอก, การติดต่อสื่อสารสามารถติดต่อสื่อสารผ่านระบบเครือข่าย Wi-Fi และระบบ 4G และแบตเตอรี่เป็นแบบ Lithium Ion สำหรับหุ่นยนต์แบบ Desktop Robot สามารถใช้งานได้ต่อเนื่อง 3-4 ชั่วโมง หากเป็นแบบ Standby Robot จะใช้งานได้ประมาณ 5 ชั่วโมง ทั้งนี้หุ่นยนต์แบบ Mobile Robot นั้นทำงานได้ประมาณ 6-8 ชั่วโมง ขึ้นอยู่การลักษณะการใช้งาน

หุ่นยนต์ทางการแพทย์นี้ใช้ในการติดต่อสื่อสารระหว่างผู้ป่วยภายใน และแพทย์หรือบุคลากรทางการแพทย์ที่อยู่ด้านนอกห้องกักเชื้อ หรือที่อยู่ห่างไกล (Telepresence) เพื่อลดความเสี่ยงในการติดเชื้อ ซึ่งสามารถนำระบบหุ่นยนต์ไปใช้ในการสนับสนุนการดูแลผู้ป่วย COVID-19 ที่อยู่ในบริเวณจำกัดในลักษณะ Telemedicine และ Telepresence และสามารถประยุกต์ใช้งานอื่น ๆ ได้เพิ่มเติม เช่น การส่งอาหารและเวชภัณฑ์ให้ผู้ป่วยที่อยู่ในบริเวณจำกัด, ช่วยในการฆ่าเชื้อแบคทีเรียและไวรัสในบริเวณควบคุมแบบอัตโนมัติ, ประยุกต์นำหุ่นยนต์ไปใช้ในห้องผ่าตัดของแผนกฉุกเฉิน หรือ ER (Emergency Rescue) เพื่อเตรียมรับผู้ป่วย COVID-19 ที่ต้องผ่าตัดในห้องที่จัดไว้เป็นพิเศษ ซึ่งโรงพยาบาลจุฬาลงกรณ์ได้ทดลองนำไปใช้ โดยแพทย์ในห้องผ่าตัดต้องคุยกับทีมแพทย์ด้านนอกห้องผ่าตัด เมื่อต้องการสิ่งที่จำเป็นที่ช่วยในการผ่าตัดก็จะมีการแจ้งออกมา ทีมแพทย์ด้านนอกก็จะสนับสนุนอุปกรณ์ตามที่ขอ โดยใช้หุ่นยนต์เป็นตัวสื่อกลางในการติดต่อสื่อสารทั้งภาพและเสียง

2. หุ่นยนต์สนับสนุนงานดูแลผู้ป่วย COVID -19 เป็นการดัดแปลงเฉพาะบางส่วนของหุ่นยนต์ที่พัฒนาขึ้นในโครงการหลักของโครงการวิจัยการพัฒนาการช่วยประเมิน ดูแล ฟื้นฟู บริการผู้สูงอายุ และผู้ป่วยโรคหลอดเลือดสมอง ทั้งในแบบของหุ่นยนต์ตั้งโต๊ะและหุ่นยนต์เคลื่อนที่ ควบคุมการทำงานของหุ่นยนต์ที่หน้าจอหุ่นยนต์ผ่านระบบ Touch Screen ได้โดยตรง หรือจะควบคุมหน้าจอหุ่นยนต์ผ่านคอมพิวเตอร์ของฝั่งบุคลากรทางการแพทย์ด้านนอกได้ โดยมีฟังก์ชันและคุณสมบัติหลัก ๆ คือ ระบบติดตามหน้าผู้ป่วยแบบอัตโนมัติ (Face Tracking for Patient Observation), ระบบควบคุมกล้องหรือหัวหุ่นยนต์ด้วยมือหรือจากคอมพิวเตอร์ฝั่งด้านนอก (Teleoperation), สามารถซูมเข้าเพื่อขยายภาพจากกล้อง และซูมออกเพื่อย่อภาพจากกล้อง (Zoom In/Out) สามารถทำได้ทั้งที่ตัวหุ่นยนต์ และที่คอมพิวเตอร์ฝั่งด้านนอก, มีโปรแกรมอื่น ๆ อีก เช่น การวัดอุณหภูมิ และความดัน ผลของการวัดปรากฏที่ฝั่งของหุ่นยนต์และฝั่งของบุคลากรทางการแพทย์ที่อยู่ด้านนอกพร้อม ๆ กัน (Real-time Health Monitoring), มีระบบสื่อสารทางไกลแบบ Video conference ที่ใช้งานง่ายและมีเสถียรภาพ, มีระบบภาพและเสียงที่มีคุณภาพที่เหมาะสำหรับการทำงานแบบ Telepresence และนำฟังก์ชันเพิ่มเติมเข้ามาเสริมศักยภาพให้กับหุ่นยนต์แบบ Mobile Robot เช่น Intelligent Motion Control with Anti-slip Motion control with Tele-operation Capability, Simultaneous Localization and Mapping (SLAM) Robot, Intelligent Path planning control, Navigate in Human Exist Environment (Option), Automated Navigate Planning Especially for Hospital environment, Vision System to Assist Navigation and Visual Feedback, Vision System for Tele-operation ,Vision System for Patient Observation และBattery Power (Approx. 8 hrs. Operation)

หุ่นยนต์ช่วยดูแลผู้ป่วย COVID -19 ในโรงพยาบาล

ส่งมอบหุ่นยนต์ช่วยดูแลผู้ป่วย COVID -19 ในโรงพยาบาล 6 แห่ง

ศ.ดร.วิบูลย์ กล่าวว่า หุ่นยนต์ทางการแพทย์ที่พัฒนาขึ้นมี 2 ประเภทคือ หุ่นยนต์แบบตั้งโต๊ะที่สามารถเคลื่อนย้ายได้ง่าย หรือ Desktop Robot และหุ่นยนต์เคลื่อนที่เองได้ หรือ Mobile Robot ส่วนหนึ่งได้รับสนับสนุนมาจากงบวิจัยของจุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัยและบางส่วนจากเงินทุนสนับสนุนของห้องปฏิบัติการวิจัยเอง วัสดุอุปกรณ์ต่าง ๆ ที่ใช้ในการพัฒนาหุ่นยนต์ รวมถึงชิ้นส่วนต่าง ๆ ของหุ่นยนต์ส่วนใหญ่ผลิตเองได้ ที่คณะวิศวกรรมศาสตร์ จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย ซึ่งมีระบบผลิตที่ค่อนข้างทันสมัย มีระบบอะไหล่ทดแทน มีโปรแกรมควบคุมการทำงานของระบบซึ่งพัฒนาขึ้นใช้เอง มีระบบควบคุมข้อมูลการใช้งานหุ่นยนต์ผ่านระบบ Cloud Computing รวมถึงการจัดเก็บข้อมูลเพื่อสร้างระบบคัดกรองผ่านระบบ Cloud แต่ก็ยังมีอะไหล่และชิ้นส่วนบางส่วนที่จำเป็น ซึ่งต้องสั่งจากต่างประเทศ เช่น มอเตอร์ และอุปกรณ์คอมพิวเตอร์ ถึงแม้ว่าจะมีข้อจำกัดของสถานที่ในการผลิตหุ่นยนต์จำนวนมาก ๆ แต่ทางคณะวิศวกรรมศาสตร์พยายามสนับสนุนสถานที่เพื่อขยายการผลิตต่อไปในอนาคต

ในเบื้องต้นได้สนับสนุนหุ่นยนต์เพื่อช่วยดูแลผู้ป่วย COVID -19 แล้วจำนวน 6 โรงพยาบาล ได้แก่ สถาบันโรคทรวงอก 1 ชุด เป็นแบบ Mobile Robot, โรงพยาบาลราชวิถี 1 ชุด เป็นแบบ Desktop Robot, โรงพยาบาลรามาธิบดี 1 ชุด เป็นแบบ Desktop Robot, โรงพยาบาลนพรัตนราชธานี 1 ชุด เป็นแบบ Desktop Robot, โรงพยาบาลศิริราช 1 ชุด เป็นแบบ Desktop Robot และโรงพยาบาลจุฬาลงกรณ์ เป็นแบบ Desktop Robot 10 ชุด และแบบ Mobile Robot 4 ชุด สำหรับใช้ในกิจกรรมอื่น ๆ

นอกจากนี้ยังมีโรงพยาบาลที่ติดต่อขอการสนับสนุนเพิ่มเติมเข้ามาเรื่อย ๆ ตัวอย่าง เช่น ห้องฉุกเฉิน สถาบันโรคทรวงอก, โรงพยาบาลชลบุรี, โรงพยาบาลพระปกเกล้า จันทบุรี, โรงพยาบาลสมุทรปราการ, โรงพยาบาลตราด,โรงพยาบาลนพรัตนราชธานี และโรงพยาบาลศิริราช

เดินหน้าพัฒนาหุ่นยนต์ให้ทันสมัย ใช้งานทางการแพทย์ได้หลากหลาย

ศ.ดร.วิบูลย์ กล่าวว่า หุ่นยนต์ทางการแพทย์ที่พัฒนาขึ้นนี้ เพื่อพัฒนาระบบช่วยประเมิน ดูแล ฟื้นฟู บริการผู้สูงอายุ และผู้ป่วยโรคหลอดเลือดสมอง รวมถึงโรคอื่น ๆ ที่เกิดกับผู้สูงอายุ การฟื้นฟูสมรรถนะผู้สูงอายุ หุ่นยนต์ที่สามารถเป็นเพื่อนดูแลผู้สูงอายุ เป็นต้น เนื่องจากโครงการนี้จำเป็นต้องใช้งบประมาณมากพอสมควรในการพัฒนาหุ่นยนต์เพื่อให้สามารถใช้งานได้จริง ทางคณะวิจัยจึงได้จัดทำข้อเสนอโครงการวิจัยเพื่อขอรับการสนับสนุนงบประมาณจากภาครัฐ เพื่อต่อยอดเทคโนโลยีให้มีความทันสมัย มีมาตรฐานอุตสาหกรรมทางการแพทย์ และมีความหลากหลายในการใช้งานมากขึ้น สามารถพัฒนาหุ่นยนต์จำนวนมากขึ้นเพื่อการทดสอบหลากหลายการใช้งานทางการแพทย์

ด้วยงานวิจัยนี้เป็นการร่วมมือกันระหว่างแพทย์และวิศวกร ซึ่งมีเป้าหมายที่ชัดเจนและจับต้องได้ การพัฒนาหุ่นยนต์จึงเป็นไปตามความต้องการของแพทย์ที่ต้องการหุ่นยนต์ที่สามารถขยายประสิทธิภาพในการบริการทางการแพทย์แก่ผู้ป่วยที่อยู่ห่างไกลออกไป การพัฒนาเพื่อผลิตในเชิงพาณิชย์จึงไม่ใช่เรื่องยาก ขณะนี้มีภาคเอกชนให้ความสนใจในการต่อยอดเพื่อให้เกิดความยั่งยืน โดยร่วมกับจุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัยในลักษณะธุรกิจ Startup เป็นการนำงานวิจัยต่าง ๆ ของจุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัยมาต่อยอดให้เกิดประโยชน์กับสังคมอย่างเป็นรูปธรรม