MURSAT Blog


บล็อคส่วนบุคคล ใช้เพื่อประโยชน์ในการแลกเปลี่ยนเรียนรู้ทางวิชาการระหว่างนักศึกษาปริญญามหาบัณฑิต หลักสูตรแขนงวิชาเทคโนโลยีสิ่งอำนวยความสะดวก บทความวิจัย บทความวิชาการ หรือผลงานอื่นใดที่อ้างอิงถึงในบล็อคนี้ เป็นไปเพื่อประโยชน์ในด้านวิชาการและการศึกษาเพียงเท่านั้น

Wednesday, July 28, 2010

การออกแบบเบ้าขาเทียม

ชื่องานวิจัย/บทความ
การออกแบบเบ้าขาเทียม

แหล่งอ้างอิง
ดร.อาบทิพย์ ธีรวงศ์กิจ สถาบันวิทยาการหุ่นยนต์ภาคสนาม (FIBO)
มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีพระจอมเกล้า ธนบุรี http://fibo.kmutt.ac.th/fiboweb07/thai//index.php?option=com_content&task=view&id=647&Itemid=142

วัตถุประสงค์
1.เพื่อมุ่งศึกษาและพัฒนาการนำเทคโนโลยีการใช้คอมพิวเตอร์ช่วย (CAD/CAE/CAM) มาประยุกต์ใช้ในการ ออกแบบ วิเคราะห์ และผลิตเบ้าขาเทียมให้มีคุณสมบัติเหมาะสมกับลักษณะทางกายภาพของผู้ป่วยแต่ละคน
2.นำองค์ความรู้ด้านไฟไนต์เอลิเมนต์ (Finite Element) มาใช้วิเคราะห์ความสัมพันธ์ระหว่างแรง/โมเมนต์ กับคุณสมบัติทางกายภาพของวัสดุ
3.เพื่อให้ได้คุณภาพเบ้าขาเทียมที่ผลิตจากองค์ความรู้จากงานวิจัยนี้จะมีความสะดวกในการสวมใส่รวมถึงความสบายในการสวมใส่เพื่อสร้างความพึงพอใจแก่ผู้ใช้งาน

กลุ่มตัวอย่าง
หน่วยงานที่นำผลการวิจัยไปใช้ประโยชน์ โรงพยาบาล อนามัย สถานศึกษา และหน่วยงานวิจัย

ขั้นตอนการวิจัย
งานวิจัยนี้เป็นงานวิจัยที่ผสมผสานเทคโนโลยีการใช้คอมพิวเตอร์ช่วยในการออกแบบ วิเคราะห์ และผลิต (CAD/CAE/CAM) เพื่อผลิตเบ้าขาเทียมที่มีคุณสมบัติเหมาะสมกับลักษณะทางกายภาพของผู้ป่วยแต่ละคน ซึ่งเทคโนโลยีนี้สามารถช่วยลดเวลาในขั้นตอนการผลิตเบ้าขาเทียมได้โดยใช้วิธีไฟไนต์เอลิเมนต์ช่วยในการวิเคราะห์โมเดลเบ้าขาเทียมที่ออกแบบบนคอมพิวเตอร์ก่อน ทำให้ผู้ออกแบบสามารถปรับเปลี่ยนโมเดลจนกว่าจะได้ผลการวิเคราะห์ที่พอใจก่อนการผลิตชิ้นงานจริง ทดแทนวงเวียนการวิเคราะห์ผลและการปรับโมเดลด้วยการผลิต Prototype และทดลองในผู้ป่วย
แบ่งออกเป็นสามส่วนหลักดังนี้
1. การใช้คอมพิวเตอร์ช่วยออกแบบเบ้าขาเทียม(CAD)
a. พัฒนาองค์ความรู้ด้าน Medical Image Processing เพื่อสร้างโมเดลตอขาสามมิติจากภาพถ่าย X-Ray, MRI, CT Scan หรืออื่นๆ เนื่องจากโมเดลตอขานี้จะถูกใช้ในการวิเคราะห์ทางไฟไนต์เอลิเมนต์ จึงจำเป็นต้องสร้างโมเดลกระดูกและโครงสร้างภายในของตอขาด้วย ภาพถ่ายทางการแพทย์ ทั้งภาพ X-Ray, MRI และ CT Scan สามารถให้รายละเอียดโครงสร้างภายในที่สามารถนำมาใช้ในการสร้างโมเดลสามมิติได้
b. พัฒนาระบบเพื่อช่วยในการออกแบบเบ้าขาเทียม โดยถ่ายทอดองค์ความรู้ด้านการออกแบบเฉพาะทางจากนักกายภาพ (Prosthetist) ในการปรับแต่งลักษณะพื้นผิวของเบ้าขาเทียม เพื่อออกแบบให้น้ำหนักของผู้ป่วยกดลงในจุดที่สามารถรับแรงได้มากกว่าจุดอื่นๆ(Rectification)
2. การใช้คอมพิวเตอร์ช่วยวิเคราะห์แบบเบ้าขาเทียม(CAE)
a. การใช้วิธีไฟไนต์เอลิเมนต์ช่วยในการวิเคราะห์แบบเบ้าขาเทียม โดยศึกษาลักษณะของตัวแปรต่างๆ เช่น แรงดันสัมผัส การกระจายแรง ความเครียด และอุณหภูมิ ที่มีผลต่อสุขภาพและความสบายในการสวมใส่ของผู้ป่วยในอิริยาบถต่างๆ
3. การใช้คอมพิวเตอร์ช่วยในการผลิตเบ้าขาเทียม(CAM)
a. ผลิตเบ้าขาเทียมด้วยเทคโนโลยีRapidPrototyping
b. การเลือกใช้วัสดุที่เหมาะสมในการผลิต



ภาพขั้นตอน การสร้างโมเดลตอขาสามมิติจากภาพถ่าย X-Ray





ภาพแสดงการใช้วิธีไฟไนต์เอลิเมนต์ช่วยในการวิเคราะห์แบบเบ้าขาเทียม
โดยศึกษาลักษณะของตัวแปรต่างๆ เช่น แรงดันสัมผัส การกระจายแรง ความเครียด และอุณหภูมิ


ภาพ การผลิตเบ้าขาเทียมด้วยเทคโนโลยี Rapid Prototyping

ผลการวิจัยและประโยชน์ที่ได้รับ
โครงการนี้เป็นส่วนหนึ่งของโครงการใหญ่ของฟีโบ้ คือเทคโนโลยีหุ่นยนต์เพื่อคนสูงวัย ทั้งนี้เป็นการสร้างประโยชน์โดยตรงในการยกระดับคุณภาพชีวิตของประชาชนไทยซึ่งด้อยโอกาส ให้เป็นผู้ได้รับโอกาส และสามารถใช้ชีวิตประจำวันได้อย่างมีศักยภาพสูงสุด นอกจากนี้ยังส่งผลลัพท์ไปถึงการเพิ่มความเข้มแข็งด้านความสามารถทางเทคโนโลยีหุ่นยนต์ของประเทศไทยในเวทีโลกอีกด้วย ภาครัฐและเอกชนใดที่ต้องการร่วมงานและใช้ประโยชน์จากโครงการนี้ ตลอดจนบุคคล/นิติบุคคล ที่ต้องการสนับสนุนทุนวิจัย
แผนการถ่ายทอดเทคโนโลยีหรือผลการวิจัยสู่กลุ่มเป้าหมาย
1.เข้าร่วมประชุมสัมมนาทางวิชาการในสาขาที่เกี่ยวข้อง
2.เขียนเอกสารเผยแพร่งานวิจัยในวารสารวิชาการระดับประเทศ
3.จัดแสดงผลงานในงานนิทรรศการที่เกี่ยวข้อง
4.นำผลงานวิจัยไปทดลองให้กับผู้ป่วยและเจ้าหน้าที่ผู้ปฏิงานใช้งานและเก็บบันทึกผลการทดลอง

วิเคราะห์และวิจารณ์
เป็นงานวิจัยที่มีประโยชน์สำหรับผู้พิการทางการเคลื่อนไหว ที่อวัยวะส่วนขาขาดหายไป ซึ่งสามารถทำได้โดยการผลิตเข้าขาเทียมขึ้นมาทดแทนได้ แต่ในปัจจุบันการหล่อเบ้าขาเทียมจะใช้วิธีการหล่อจากต้น แบบขาจริงขิงผู้พิการซึ่งให้ความแม่นยำในสัดส่วน ระดับหนึ่งเท่านั้น การนำเทคโนโลยีระเบียบวิธีไฟไนต์เอลิเมนต์ช่วยในการวิเคราะห์แบบเบ้าขาเทียม จะช่วยให้การวะเคราะห็ในส่วนต่างๆของโครงสร้างตอขาที่เหลืออยู่ของผู้พิการนั้น มีความแม่นยำ ถกต้องเที่ยงตรงมากขึ้น รวมทั้งการวิเคราะห์ปัจจัยอื่นๆที่เกี่ยวข้องก็มีความสำคัญ เช่น การศึกษาลักษณะของตัวแปรต่างๆ เช่น แรงดันสัมผัส การกระจายแรง ความเครียด และอุณหภูมิ ที่มีผลต่อสุขภาพและความสบายในการสวมใส่ของผู้ป่วยในอิริยาบถต่างๆ

No comments:

Post a Comment