“ขดลวดค้ำยันหลอดเลือดแดงคาโรติดจากวัสดุฉลาดที่ขยายตัวได้เองสำหรับการป้องกันโรคหลอดเลือดสมอง” ผลงานของ 3 นักศึกษาจาก 2 คณะ มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีพระจอมเกล้าธนบุรี (มจธ.) ประกอบด้วย นายธราธิป แสงอรุณ (ตะวัน) ชั้นปีที่ 2 ภาควิชาวิศวกรรมเครื่องกล นายพลาจักษณ์ ปานเกษม (ซี) ชั้นปีที่ 2 ภาควิชาวิศวกรรมโยธา คณะวิศวกรรมศาสตร์ และนายจิรพนธ์ เส็งหนองแบน (โชกุน) ชั้นปีที่ 1 สาขาวิชาการบูรณาการการออกแบบด้วยพหุปัญญา คณะสถาปัตยกรรมศาสตร์และการออกแบบ

โดยมี รศ. ดร.อนรรฆ ขันธะชวนะ ภาควิชาวิศวกรรมเครื่องกล คณะวิศวกรรมศาสตร์ และหัวหน้าห้องปฏิบัติการทดสอบและวิเคราะห์วัสดุฉลาดและวัสดุชั้นสูง (SMART LAB) มจธ. เป็นอาจารย์ที่ปรึกษา ได้รับรางวัลชนะเลิศ กลุ่มพลังงาน วัสดุ และเคมีชีวภาพ จากเวทีการประกวดสิ่งประดิษฐ์ระดับเยาวชน Thailand New Gen Inventors Award 2024: I-New Gen Award 2024 ในงานวันนักประดิษฐ์ ประจำปี 2567

จัดโดยสำนักงานการวิจัยแห่งชาติ (วช.) กระทรวงการอุดมศึกษา วิทยาศาสตร์ วิจัยและนวัตกรรม (อว.) เมื่อต้นปี 2567 ที่ผ่านมา ซึ่งทั้งสามคนนอกจากจะเป็นรุ่นพี่รุ่นน้องต่างคณะที่ได้มาทำผลงานร่วมกันแล้ว ยังเป็นรุ่นพี่รุ่นน้องจากโรงเรียนวิทยาศาสตร์จุฬาภรณราชวิทยาลัย ปทุมธานี และเคยทำผลงานร่วมกันมาก่อนตั้งแต่ชั้นมัธยม เพราะต่างก็เป็นเด็กสายวิทย์ที่ชื่นชอบทำงานวิจัย และส่งเข้าประกวดแข่งขันตามเวทีต่างๆ นำมาสู่การทำงานร่วมกันอีกครั้งในระดับมหาวิทยาลัย และจากจุดเริ่มต้นของผลงานชิ้นนี้ได้เป็นเส้นทางที่ปูพื้นฐานให้นักศึกษาทั้งสามคนได้เก็บเกี่ยวความรู้และประสบการณ์ในการก้าวสู่การเป็น “นักวิจัยด้านวัสดุศาสตร์และวิศวกรรมชีวภาพ” เพื่อทำงานด้านการแพทย์ในอนาคต

ธราธิป แสงอรุณ หรือ ตะวัน นักศึกษาชั้นปีที่ 2 ภาควิชาวิศวกรรมเครื่องกล กล่าวว่า ตนเองมีความสนใจเกี่ยวกับเรื่องของวัสดุศาสตร์ ผลงานที่ผ่านมาส่วนใหญ่เป็นเรื่องยางพารา เช่น ยางพาราประยุกต์เป็นแผ่นปูพื้นและสนับเข่าสำหรับผู้สูงอายุ เป็นผลงานที่ทำร่วมกับซีซึ่งเป็นเพื่อนร่วมชั้นเรียน ม.ปลายด้วยกันและเคยส่งไปประกวดแข่งขันทั้งในประเทศและต่างประเทศ ด้วยความชอบวัสดุศาสตร์เป็นทุนเดิม จึงได้เลือกเรียนต่อในภาควิชาวิศวกรรมเครื่องมือและวัสดุ แต่หลังจากมารู้จักวิศวกรรมเครื่องกลแล้วเห็นว่าเป็นวิชาที่มีความหลากหลายและมีเรื่องของวัสดุศาสตร์อยู่ด้วย ซึ่งห้องปฎิบัติการที่นี่มีองค์ความรู้หลายอย่าง ทำให้เรามองเห็นภาพการทำงานวิจัยที่ใหญ่ขึ้น พอขึ้นปี 2

จึงได้ย้ายมาเรียนที่ภาควิศวกรรมเครื่องกลเพื่อที่จะได้ทำโครงงานได้กว้างขึ้น อีกทั้งการได้มีอาจารย์ที่ปรึกษา มีรุ่นพี่สตาร์ทอัพ (บริษัท สมาร์ทเมด กรุ๊ป 2019 จํากัด) และพี่ๆ นักวิจัยในห้องปฏิบัติการสามารถให้คำปรึกษาแนะนำเมื่อมีปัญหาหรือต้องการคำชี้แนะได้ตลอดเวลา จะช่วยให้การต่อยอดผลงานขดลวดค้ำยันหลอดเลือดแดงคาโรติดฯ ที่ทางทีมกำลังพัฒนาทำได้อย่างรวดเร็วและสามารถเป็นไปตามแผนที่กำหนดไว้ได้ 

“จุดร่วมของเราทั้ง 3 คน คือมีความสนใจและชื่นชอบในการทำงานวิจัยอยู่แล้ว ประกอบกับพวกเราต่างก็มาจากที่เดียวกันและเคยทำงานร่วมกันมาก่อน อีกทั้งมองว่างานชิ้นนี้จะเป็นประโยชน์ให้กับคนไทยไม่มากก็น้อย” พลาจักษณ์ ปานเกษม หรือ ซี นักศึกษาชั้นปีที่ 2 ภาควิชาวิศวกรรมโยธา กล่าวพร้อมระบุว่า ถึงแม้ตนเองจะเลือกเรียนในภาควิชาวิศวกรรมโยธา แต่ส่วนตัวนั้นก็มีความสนใจเกี่ยวกับวัสดุศาสตร์อยู่เช่นกัน และมองว่านอกจากยางพาราแล้วยังมีวัสดุอื่นๆ อีก เช่น ปูนซีเมนต์หรือคอนกรีต ซึ่งในประเทศไทยยังมีความจำเป็นต้องใช้ และคิดว่าน่าจะตอบโจทย์ตนเองได้มากกว่า ซึ่งตอนนั้นไม่ทราบว่าวิศวกรรมเครื่องกลเป็นสาขาหลักของการต่อยอดไปสู่วิศวกรรมชีวภาพและวิศวกรรมทางการแพทย์ ซึ่งตนเองก็มองว่าเป็นสิ่งที่น่าสนใจ และถึงแม้จะเลือกเรียนวิศวกรรมโยธาแต่ก็มาร่วมทำวิจัยงานชิ้นนี้ด้วยกัน นอกจากนี้ยังทำให้เรียนรู้ว่าการคิดค้นนวัตกรรมหรืองานวิจัยต่างๆ ต้องนึกถึงเรื่องการต่อยอดในเชิงธุรกิจด้วยที่จะทำให้งานไปต่อได้ และการได้โอกาสจากอาจารย์ให้เข้าร่วมฟังการอบรมเกี่ยวกับกฎหมายต่างๆ และได้พบเจอนักลงทุน ทำให้รู้สึกว่าตนเองมีความรู้หลากหลายขึ้น รู้ว่าการไปเป็นสตาร์ทอัพต้องทำอย่างไร และสามารถนำมาใช้ต่อยอดกับงานที่กำลังทำอยู่ได้”

ส่วน จิรพนธ์ เส็งหนองแบน หรือ โชกุน นักศึกษาชั้นปีที่ 1 สาขาวิชาการบูรณาการการออกแบบด้วยพหุปัญญา (MIDI) ในฐานะรุ่นน้องจากรั้วจุฬาภรณ์ฯ ที่ได้ตามรุ่นพี่มาเรียนต่อที่บางมด แม้จะอยู่ต่างคณะแต่ก็มาร่วมทำงานวิจัย กล่าวว่า สาเหตุที่ร่วมทำวิจัยเรื่องนี้เพราะมีความน่าสนใจ และจากการสูญเสียคุณตาด้วยโรคหลอดเลือดสมองตีบ จึงเป็นแรงบันดาลใจที่เข้ามาร่วมทำงานวิจัยนี้ ส่วนสาเหตุที่เลือกเรียนต่อคณะสถาปัตยกรรมศาสตร์และการออกแบบ เพราะเป็นคนไม่ชอบวิชาการมากนัก ชอบแนว creative design thinking และธุรกิจ มากกว่า ซึ่งรู้สึกว่าเวลาที่ตนใช้ความคิดด้านเหล่านี้จะทำให้คิดอะไรได้มากขึ้น แล้วประกอบกับคณะที่เรียนมีเรื่องเกี่ยวกับ เทคโนโลยี ดีไซน์และธุรกิจด้วย  

“ตอนอยู่ที่โรงเรียนมีทำโครงงานนวัตกรรมส่งประกวดมาก่อน ซึ่งก็เป็นงานด้านวัสดุเช่นกัน แต่จะเน้นไปในเชิงทางด้านความคิดสร้างสรรค์และบูรณาการร่วมกับการฟื้นฟูสิ่งแวดล้อม อาทิ การพัฒนาวัสดุปลูกที่สามารถลอยน้ำได้และเลียนแบบโครงสร้างของผลไม้ที่มีอยู่ในธรรมชาติ (เช่น ผลจิกทะเล ที่สามารถลอยน้ำได้) โดยวัสดุปลูกจะช่วยให้พืชเติบโตได้เวลาที่ลอยเข้าไปในพื้นที่ป่าชายเลนที่เป็นพื้นที่โล่งด้านใน ผลงานชิ้นนี้ได้มีโอกาสไปแข่งขันในเวทีโครงงานวิทยาศาสตร์และวิศวกรรมศาสตร์ สำหรับเยาวชน หรือ Regeneron ISEF และงานวิจัยชิ้นที่ 2 เป็นการพัฒนาวัสดุปลูกที่ใช้ทางอากาศ คือ การปล่อยเมล็ดพืชทางอากาศและใช้แรงในการแตกกระจายของรูปทรงเลียนแบบผลน้อยหน่าเครือ ซึ่งจะกระจายเมล็ดไปในทิศทางที่ไกลมาก ทำให้ฟื้นฟูป่าที่ถูกไฟไหม้ขึ้นมาได้ซึ่งผลงานชิ้นนี้ได้รางวัลที่ 2 จากเวที Regeneron ISEF ที่เข้าร่วมแข่งขันถึง 2 ปีซ้อน ณ ประเทศสหรัฐอเมริกา” 

ในส่วนของการพัฒนา“ขดลวดค้ำยันหลอดเลือดแดงคาโรติดจากวัสดุฉลาดที่ขยายตัวได้เองสำหรับการป้องกันโรคหลอดเลือดสมอง”นั้น ธราธิป ในฐานะหัวหน้าทีม กล่าวว่า หลอดเลือดแดงคาโรติด (carotid artery) ซึ่งเป็นหลอดเลือดแดงใหญ่ทั้งข้างซ้ายและขวาบริเวณคอ เป็นหลอดเลือดที่แตกแขนงโดยตรงมาจากหลอดเลือดใหญ่บริเวณทรวงอก ทำหน้าที่ไปเลี้ยงสมอง ถ้าหลอดเลือดนี้มีอาการตีบหรือมีลิ่มเลือดหลุดออกจากหลอดเลือดออกไปยังหลอดเลือดส่วนปลายอุดตันจะทำให้เลือดไปเลี้ยงสมองได้ไม่ดีหรืออุดตัน เป็นผลทำให้สมองขาดเลือดจนส่งผลให้เกิดโรคหลอดเลือดสมองตีบตามมา แต่ปัจจุบันอุปกรณ์ในการรักษาส่วนใหญ่นำเข้าจากต่างประเทศและมีราคาแพง เป็นอุปสรรคต่อการเข้าถึงการรักษา ประกอบกับได้รับโจทย์จากแพทย์ผู้เชี่ยวชาญเฉพาะทาง สาขาวิชารังสีวินิจฉัย ภาควิชารังสีวิทยา คณะแพทยศาสตร์ศิริราชพยาบาล มหาวิทยาลัยมหิดลว่า ด้วยสรีระของคนฝั่งเอเชียมีความแตกต่างจากคนฝั่งยุโรป การใช้อุปกรณ์ที่ทำขึ้นในต่างประเทศอาจไม่เหมาะกับสรีระของคนไทยนัก จึงชักชวนเพื่อนๆ มาทำด้วยกัน โดยนำต้นแบบเวอร์ชั่น 1 ของรุ่นพี่ SMART LAB พัฒนาไว้ มาพัฒนารูปแบบใหม่และออกแบบให้แตกต่างจากรูปแบบเดิมที่ใช้กันอยู่ และให้สามารถใช้งานได้อย่างมีประสิทธิภาพมากที่สุด โดยเราเริ่มพัฒนาเป็นเวอร์ชั่น 2 เมื่อปลายปี 2566 และได้รับรางวัลชนะเลิศ จากสำนักงานการวิจัยแห่งชาติ เมื่อเดือนกุมภาพันธ์ที่ผ่านมา 

ด้าน พลาจักษณ์ กล่าวว่า “เพราะหลอดเลือดของคนจะมีลักษณะค่อยๆ เล็กลง ถ้าเราให้แรงที่เท่ากันตลอดทั้งเส้นในรัศมีที่เท่ากัน พื้นที่หน้าตัดของขดลวดตลอดทั้งขดลวดมีขนาดเท่ากัน แปลว่า ช่องหรือหลอดเลือดที่มีขนาดเล็กกว่าจะได้รับแรงที่มากขึ้นจนอาจเกิดความเสียหายต่อหลอดเลือดได้เลยต้องมีการคำนวนถึงเรื่องดังกล่าวจึงได้ออกแบบเวอร์ชั่น 2 ที่มีลักษณะเรียวปลาย หรือสโลป ซึ่งเป็นสูตรที่เราพัฒนาขึ้นเอง โดยเราได้ศึกษาค้นคว้าจากเอกสารวิจัยเกี่ยวกับสรีระของหลอดเลือดคาโรติด จนมีไอเดียว่าการออกแบบขั้นตอนลายสานลักษณะนี้จะทำงานได้ดีกว่าและลดอาการบาดเจ็บได้ เมื่อได้ต้นแบบแล้วจะก็ต้องมาคำนวณค่าแรงว่าเราต้องการเท่าไหร่เวลาที่เอาไปใส่ในเส้นเลือด เพราะอุปกรณ์ชิ้นนี้จะอยู่ในเส้นเลือดตรงบริเวณนั้นไปตลอดชีวิต เช่น หากต้องการให้ขดลวดทำงานในอุณหภูมิ 37 องศาในร่างกาย จะต้องให้แรงเท่าไหร่ ซึ่งการควบคุมแรงนี้ขึ้นอยู่กับ 2 ปัจจัย คือการออกแบบขั้นตอนของอุปกรณ์และตัวลวดที่ใช้มีแรงมากหรือแรงน้อย” 

“เมื่อออกแบบให้ลักษณะของขดลวดมีความเรียวที่ปลาย หรือสโลป วิธีการผลิตต่างๆ ก็ต้องเปลี่ยนรูปแบบ การทำงานซึ่งจะมีความยากขึ้น เราจึงต้องมีการแบ่งหน้าที่กัน โดยธราธิป จะดูเรื่องของการใช้งานจริงว่าจะต้องมีอะไรบ้างและทดสอบให้ตรงกับที่ อย.กำหนด ส่วนพลาจักษณ์จะเป็นคนออกแบบชิ้นงาน รูปแบบลายสาน ออกแบบขั้นตอน ขณะที่จิรพนธ์จะช่วยเรื่องการสานลวด การออกแบบตัวโม และมองภาพรวมทิศทางความเป็นไปได้กับการใช้งานจริง ศึกษาค้นคว้าความเป็นไปได้ มูลค่าของชิ้นงานในตลาด ข้อมูลทั้งในเชิง ธุรกิจ และ งานวิจัย” ตะวัน กล่าวเสริมท้าย

ด้าน รศ. ดร.อนรรฆ ขันธะชวนะ ภาควิชาวิศวกรรมเครื่องกล คณะวิศวกรรมศาสตร์ และหัวหน้าห้องปฏิบัติการทดสอบและวิเคราะห์วัสดุฉลาดและวัสดุชั้นสูง (SMART LAB) กล่าวว่า เราเป็นห้องปฎิบัติการที่พัฒนาเกี่ยวกับอุปกรณ์การแพทย์เน้นเรื่องของการเอาวัสดุฉลาดมาใช้ในกระบวนการรักษาแบบบาดเจ็บน้อยที่สุด เราจึงใช้วิธีการรักษาผ่านสายสวน ซึ่งสามารถนำพาอุปกรณ์การรักษาเข้าไปถึงทุกจุดของร่างกายที่ต้องการ ทางห้องปฎิบัติการ ได้ให้ความสนใจเรื่องนี้มาตั้งแต่ปี ค.ศ. 2015 โดยเริ่มทำงานวิจัยและมีการลงนามบันทึกความร่วมมือกับคณะแพทย์ต่างๆ เช่น รพ.ศิริราช รพ.รามาธิบดี และคณะแพทย์ใหญ่ๆ  เริ่มจากการคิดค้นนวัตกรรมและออกแบบพัฒนาสายสวนกับโรคหัวใจ โรคหลอดเลือดสมอง และต่อยอดจนไปถึงจัดตั้งเป็นสตาร์ทอัพขึ้นชื่อว่า บริษัท สมาร์ทเมทกรุ๊ป 2019 ขณะนี้อยู่ระหว่างการเตรียมสร้างโรงงาน 

สำหรับผลงานขดลวดฯ เวอร์ชั่น 2 ของนักศึกษายังอยู่ระดับเทียร์ 3 (Tier 3) คือ ระดับของการออกแบบ ทำต้นแบบ และทดสอบ (ยังไม่ใช้กับสิ่งมีชีวิต) โดยจะต้องผลิตต้นแบบในปริมาณมากเพื่อส่งไปทดสอบที่ประเทศอินเดีย เป็นการทดสอบความปลอดภัย ตามที่ อย.กำหนดกว่า 15 รายการ ก่อนที่จะไปทดสอบกับสิ่งมีชีวิต อาทิเช่น ทดสอบสมบัติทางกล การระคายเคือง และทดสอบการเข้ากันได้ทางชีวภาพ เป็นต้น ตัวอย่างรายละเอียดการทดสอบ เช่น การอยู่ในอุณหภูมิที่ 37 องศาจะมีแรงดันกลับเท่าไหร่ และถ้าต่อกับสายสวนจะมีแรงต้านเท่าไหร่ หรือมีแรงต้านทานทางโค้งในเส้นเลือดเท่าไหร่ ตามที่ อย.กำหนด ซึ่งหลังจากนี้ ทางทีมนักศึกษาก็จะยังคงพัฒนาผลงานต่อไป ตามแผนที่วางไว้ เพื่อให้สิ่งที่ออกแบบมาสามารถผ่านการทดสอบในระดับเทียร์ 5 (Tier 5) ที่จะต้องผลิตในสถานที่จริงต่อไป โดยได้ตั้งเป้าที่จะใช้ในมนุษย์ภายในปลายปี 2568 

ปัจจุบันมีคนไทยที่ป่วยเป็นโรคหลอดเลือดสมองคาโรติดตีบนี้ค่อนข้างมาก ปีหนึ่งๆ กว่า 100000 คน และยังพบว่ามีจำนวนของผู้ป่วยเพิ่มขึ้นทุกปี เพราะจำนวนผู้สูงอายุในไทยมีแนวโน้มเพิ่มขึ้นและอันตรายจากโรคนี้เริ่มจะเกิดขึ้นกับคนที่มีอายุที่น้อยลงเรื่อยๆ เพราะอาหารการกิน โดยกลุ่มคนเป็นโรคหลอดเลือดสมองคาโรติดตีบจะมีอัตราการเสียชีวิต 15% และอีก15-20% ในกลุ่มคนที่เป็นโรคนี้จะเกิดอาการอัมพฤกษ์หรืออัมพาต

“อุปกรณ์ชิ้นนี้ มีมูลค่าทางการตลาดทั่วโลกกว่า 4000 ล้านบาท เนื่องจากอุปกรณ์มีราคาสูงถึง 100000 บาทต่อชิ้น หากไทยสามารถผลิตได้เองในประเทศราคาจะถูกลงเฉลี่ยชิ้นละ 60000 กว่าบาท จะช่วยให้คนไทยสามารถเข้าถึงอุปกรณ์ชิ้นนี้ได้มากขึ้น ดังนั้น วัตถุประสงค์ของการพัฒนาอุปกรณ์ชิ้นนี้ ไม่ใช่เพียงให้มีขนาดที่เข้ากับสรีระของคนไทยและคนเอเชียเท่านั้น แต่ต้องการให้คนไทยเข้าถึงอุปกรณ์มากขึ้นด้วยราคาที่ถูกลง เพิ่มคุณภาพชีวิตให้กับคนไทย และช่วยลดต้นทุนการนำเข้าอุปกรณ์ทางการแพทย์ราคาแพง เราจึงต้องออกแบบให้แตกต่างจากที่มีอยู่ในต่างประเทศ นั้นคือ ขั้นตอนและขนาดที่เข้ากับสรีระคนไทย และยังเป็นอุปกรณ์ที่ไทยจะเป็นผู้ผลิตขึ้นเพียงแห่งเดียวในอาเซียน” รศ. ดร.อนรรฆ กล่าว

                                 #####