สดร. อัพเดทการพลิกโฉมแล็ปดาราศาสตร์ เป็นห้องผลิตเครื่องช่วยหายใจ เตรียมพร้อมรับมือวิกฤติโควิด-19

สถาบันวิจัยดาราศาสตร์แห่งชาติ (สดร.) หรือ NARIT อัพเดทการพลิกโฉมแล็ปดาราศาสตร์ เป็นห้องผลิตเครื่องช่วยหายใจ เตรียมพร้อมรับมือวิกฤติโควิด 19 [Ep.2]

          ปลายเดือนมีนาคมที่ผ่านมา หลังจาก NARIT เปลี่ยนห้องปฏิบัติการเทคโนโลยีดาราศาสตร์ขั้นสูง ระดมทีมวิศวกรและช่างเทคนิค เดินหน้าผลิตเครื่องช่วยหายใจ สำหรับใช้ในภาวะฉุกเฉิน ต้นทุนต่ำ ผลิตได้ง่ายและรวดเร็ว หวังช่วยเหลือผู้ป่วยวิกฤติโควิด 19 ในระยะแรกได้วางแนวทางออกแบบและพัฒนาเครื่องช่วยหายใจ 2 แบบ #แบบแรก ใช้หลักการเดียวกับเครื่องช่วยหายใจแบบมือบีบ (Ambu Bag) และ #แบบที่สอง ใช้หลักการควบคุมการไหลของอากาศแรงดันสูงด้วยระบบอิเล็กทรอนิกส์

          จากการทดสอบการทำงานพบว่า แบบแรกที่ใช้หลักการเดียวกับเครื่องช่วยหายใจแบบมือบีบ (Ambu Bag) มีปัจจัยแทรกซ้อนที่ควบคุมได้ยาก จึงเดินหน้าพัฒนาแบบที่สองที่ใช้หลักการควบคุมการไหลของอากาศแรงดันสูงด้วยระบบอิเล็กทรอนิกส์ เพื่อให้ได้คุณสมบัติของอากาศที่ไหลเข้าออกจากผู้ป่วยเป็นไปตามที่แพทย์กำหนด เป็นแนวคิดที่ปรับปรุงมาจากแบบของมหาวิทยาลัยฟลอริดาซึ่งกำลังพัฒนาอยู่ และคล้ายคลึงกับที่หลายหน่วยงานในต่างประเทศกำลังพัฒนาอยู่เช่นกัน

          ทีมวิศวกร ได้สร้างต้นแบบเครื่องช่วยหายใจแบบใช้วาล์วอิเล็กทรอนิกส์ 4 ตัว พัฒนาอัลกอริธึมและอินเตอร์เฟส ให้สามารถควบคุมตัวแปรต่างๆ โดยคำนึงถึงความปลอดภัยสูงสุด เช่น ปริมาตรอากาศที่ไหลเข้าออกจากปอดผู้ป่วยต่อการการใจ 1 ครั้ง (Tidal volume) สัดส่วนของเวลาที่หายใจเข้าต่อเวลาหายใจออก (I:E) กำหนดให้มีแรงดันบวกตอนหายใจออกที่ทำให้มีลมค้างอยู่ในปอด (PEEP value) อัตราการเต้นของหัวใจ (ครั้ง/นาที) (Breaths per minute: BPM) นอกจากนี้ยังได้ออกแบบให้มีวาล์วป้องกันความดันสูง รวมถึงวาล์วที่ทำหน้าที่ป้องกันภาวะขาดออกซิเจน (Anti-asphyxiation) และระบบแจ้งเตือนต่างๆ ในอนาคตยังมีแผนออกแบบเพิ่มเติมให้สามารถปรับสัดส่วนของอ๊อกซิเจนได้อีกด้วย

          การออกแบบและพัฒนาระบบเครื่องช่วยหายใจดังกล่าว ดำเนินงานโดยทีมวิศวกรจาก NARIT ร่วมกับอาจารย์จากมหาวิทยาลัยเทคโนโลยีสุรนารี ได้รับความร่วมมือจากคณะแพทยศาสตร์ มหาวิทยาลัยเชียงใหม่ แพทย์จากโรงพยาบาลนครพิงค์ มาร่วมให้คำแนะนำ รวมถึงศูนย์สนับสนุนบริการสุขภาพที่ 1 กรมสนับสนุนบริการสุขภาพ กระทรวงสาธารณสุข นำอุปกรณ์สอบเทียบ (Calibration) มาใช้ตรวจสอบค่ากำหนดเชิงตัวเลขต่าง ๆ พบว่าหลักการทำงานของเครื่องช่วยหายใจที่เราออกแบบมานั้นใช้ได้จริง และมีค่าตัวแปรต่าง ๆ ดังกล่าวข้างต้นใกล้เคียงกับที่ใช้จริงใน รพ. สำหรับผู้ป่วยที่เป็นโรคปอดบวม หรือ Acute Respiratory Distress Syndrome: ARDS ซึ่งเป็นอาการสำคัญของผู้ป่วยที่ติดเชื้อโคโรนาไวรัส หรือ โควิด-19 ในอนาคตจึงมีความเป็นไปได้ที่จะสามารถผลิต “เครื่องช่วยหายใจฝีมือคนไทย”

          ขณะนี้อยู่ในขั้นตอนพัฒนาและหาชิ้นส่วนอุปกรณ์ที่ใช้งานได้ยาวนานขึ้น เป้าหมายคือการเปิดปิดวาล์วต่าง ๆ ต้องทำงานได้ไม่น้อยกว่า 1-2 ล้านครั้ง หรือต่อเนื่องประมาณ 2 เดือน โดยไม่เสียหาย เมื่อเครื่องช่วยหายใจต้นแบบประสบผลสำเร็จ จะนำไปทดสอบประสิทธิภาพอย่างใกล้ชิดกับแพทย์และผู้ที่เกี่ยวข้อง เพื่อรับรองคุณสมบัติต่อไป สิ่งสำคัญที่ต้องคำนึงถึงและระมัดระวังอย่างยิ่งคือ ต้องมีคุณภาพและปลอดภัยต่อผู้ป่วย ปัญหาขณะนี้คือชิ้นส่วนอุปกรณ์บางประเภท ต้องสั่งจากต่างประเทศ จำเป็นต้องใช้เวลาระยะหนึ่ง ในเบื้องต้นได้ใช้ชิ้นส่วนที่เป็นระดับอุตสาหกรรมนำมาประกอบเพื่อทดสอบระบบการทำงาน ยังไม่สามารถใช้กับผู้ป่วยได้ แต่เมื่อเครื่องต้นแบบเสร็จสิ้น สามารถต่อยอดไปสู่การใช้ชิ้นส่วนในระดับ medical grade หรืออย่างน้อยที่สุดเป็น food grade ต่อไป

          อย่างไรก็ตาม ขณะนี้สถานการณ์การแพร่ระบาดของโควิดในประเทศไทยมีแนวโน้มลดลง แต่ก็ยังอยู่ในสถานการณ์เฝ้าระวังอย่างเคร่งครัด NARIT ไม่ได้คาดหวังที่จะผลิตขึ้นมาเพื่อแทนที่เครื่องช่วยหายใจที่มีอยู่ในโรงพยาบาล หากเกิดกรณีคับขันมีผู้ป่วยวิกฤตพร้อมกันจำนวนมาก เรามุ่งหวังให้เครื่องช่วยหายใจดังกล่าว จะมีส่วนช่วยผู้ป่วยโควิดที่มีอาการรุนแรงในขั้นวิกฤตให้รอดชีวิตได้