นวัตกรรม "Breath Trainer" เครื่องฝึกความแข็งแรงของกล้ามเนื้อหายใจ

นักวิจัย คณะสหเวชศาสตร์ ม.ธรรมศาสตร์ คิดค้นนวัตกรรม “เครื่องฝึกความแข็งแรงของกล้ามเนื้อหายใจ (Breath Trainer) ในการฝึกควบคุมการหายใจเข้า-ออกอย่างช้าๆ (Slow breathing) เพื่อช่วยลดความดันโลหิตสูง ป้องกันโรคหลอดเลือดหัวใจ และหลอดเลือดสมอง โดยการสนับสนุนทุนวิจัยจาก วช. และ สวทช. แนะนำกลุ่มคนทั่วไปสามารถฝึกได้ เพื่อช่วยให้การหายใจเป็นไปอย่างถูกต้องและมีประสิทธิภาพ เกิดประโยชน์ต่อสุขภาพร่างกายและจิตใจ ในวันที่ 2 ก.พ.65 นี้ นักวิจัยเตรียมเข้ารับรางวัลผลงานประดิษฐ์คิดค้น ในงานวันนักประดิษฐ์ ประจำปี 2564-2565

รศ.ดร.กรอนงค์ ยืนยงชัยวัฒน์ จากภาควิชากายภาพบำบัด คณะสหเวชศาสตร์ มหาวิทยาลัยธรรมศาสตร์ เจ้าของผลงาน “เครื่องฝึกความแข็งแรงของกล้ามเนื้อหายใจ (Breath Trainer) ” กล่าวว่า ได้พัฒนาสิ่งประดิษฐ์นี้ขึ้น เพื่อฝึกการหายใจลึกและช้า โดยเน้นฝึกที่บริเวณกล้ามเนื้อกระบังลม และชายโครง (costal muscle) ซึ่งเป็นกล้ามเนื้อหลักของการหายใจ และหลีกเลี่ยงการใช้กล้ามเนื้อช่วยในการหายใจ (accessory muscle) สามารถวัดอัตราการหายใจ โดยมีค่าความถูกต้องเมื่อเทียบกับเครื่องมือวัดสัญญาณชีพอื่น ช่วยเพิ่มปริมาตรปอด โดยเฉพาะส่วนปอดกลีบล่าง (lower lobes) ซึ่งมักพบว่าเป็นบริเวณที่มีปัญหา เช่น ภาวะปอดแฟบ ลักษณะเด่น คือ สามารถปรับระดับแรงดัน/แรงต้าน เซตเป้าหมายการฝึก เพิ่มระดับความยาก-ง่าย และสามารถย้อนดูประวัติการฝึกหายใจได้ ตัวเครื่องสามารถเคลื่อนย้ายได้ง่าย และผ่านการทดสอบหัวข้อความปลอดภัยทางไฟฟ้าและคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า

เครื่องฝึกฯ จะช่วยให้กล้ามเนื้อหายใจเข้ามีความแข็งแรง อันเป็นการเพิ่มสมรรถภาพทางการหายใจและความทนทานของหลอดเลือดระบบหายใจ นำไปสู่การลดความดันโลหิตสูง และอาการเหนื่อยในกลุ่มผู้ที่มีปัญหาหายใจไม่สะดวก หายใจสั้นตื้น ไม่ทั่วท้อง หายใจไม่อิ่ม หรือเหนื่อยง่ายเมื่อต้องทำกิจกรรมต่าง ๆ เช่น ในกลุ่มผู้สูงอายุที่มีภาวะมวลกล้ามเนื้อน้อย ในกลุ่มคนทั่วไป และยังเหมาะกับกลุ่มนักกีฬา ที่ต้องการเพิ่มความทนทานของหัวใจและการหายใจ นับเป็นเทคนิคเบื้องต้นอย่างหนึ่งในการรักษาทางกายภาพบำบัด โดยมีการนำมาใช้รักษาในกลุ่มผู้ป่วยต่าง ๆ เช่น กลุ่มผู้ป่วยที่มีภาวะความดันโลหิตสูง , กลุ่มผู้ป่วยภาวะเหนื่อยหอบ (เพื่อควบคุมการหายใจเข้าออกให้ช้า ๆ) ผู้ป่วยกลุ่มโรค COPD , ผู้ป่วยโรคหัวใจ , ผู้ป่วยโรคไตวายเรื้อรังที่ฟอกเลือดด้วยเครื่องฟอกไตเทียม และผู้ป่วยโรคเรื้อรังอื่น ๆ

โดยได้พัฒนาเป็นเครื่องมือต้นแบบ ประกอบด้วย

ชุดวัดคลื่นไฟฟ้าหัวใจ เป็นตัวจับสัญญาณ เพื่อวัดอัตราการหายใจเข้า และออก ส่งสัญญาณป้อนกลับ (feedback) ไปยังผู้ใช้งาน
ชุดวัดแรงดันอากาศที่สัมพันธ์กับระดับการหายใจในรูปแบบชุดรัดช่องท้อง พันรอบบริเวณทรวงอกส่วนล่างหรือบริเวณชายโครงของผู้ฝึก ใช้หลักการเดียวกับ arm cuff ที่ใช้พันรอบแขนเพื่อทำการวัดความดัน และมี sensor วัดแรงดันด้านในสำหรับจับสัญญาณการหายใจเข้า-ออกจากการเคลื่อนที่ของทรวงอก
ซอฟต์แวร์รับสัญญาณและวิเคราะห์สัญญาณ (Respiratory Training) ที่แสดงและบันทึกผลผ่านหน้าจอ ใน Application บน smartphone ว่านอกจากนี้ยังมีกล่องวัดสัญญาณและชุดปั๊มแรงดัน เพื่อกระชับให้พอดีกับรูปร่างของแต่ละคน

ผลงานวิจัย ได้รับทุนสนับสนุนโครงการจากสำนักงานการวิจัยแห่งชาติ (วช.) และสำนักงานพัฒนาวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีแห่งชาติ (สวทช.) กระทรวงอุดมศึกษา วิทยาศาสตร์ วิจัยและนวัตกรรม (อว.) ในการสร้างเครื่องมือ นวัตกรรม เทคโนโลยี ผลิตภัณฑ์ใหม่ไปสู่การผลิตเชิงพาณิชย์ ลดการนำเข้าเครื่องมือที่ใช้ในการฝึกการหายใจ นอกจากนี้หากสามารถลดต้นทุนในการผลิตและเข้าสู่เชิงพาณิชย์ได้ จะทำให้ผู้ป่วยที่มีความจำเป็นต้องเพิ่มความแข็งแรงของกล้ามเนื้อหายใจ สามารถหาซื้อได้ง่าย ราคาถูก ส่งผลให้ผู้ป่วยมีคุณภาพชีวิตที่ดีขึ้น ลดภาระการพึ่งพิงผู้อื่นได้ โดยในวันที่ 2 กุมภาพันธ์ 2565 นักวิจัยเตรียมเข้ารับรางวัลการวิจัยแห่งชาติรางวัลผลงานประดิษฐ์คิดค้น รางวัลประกาศเกียรติคุณ ในงานวันนักประดิษฐ์ ประจำปี 2564-2565 ที่จะถึงนี้อีกด้วย