มหิดล คว้ารางวัลสิ่งประดิษฐ์นานาชาติเจนีวา 2021

43

สุดยอดนวัตกรรมฝีมือคนไทยสร้างชื่อเสียงบนเวทีโลก คิดค้นระบบ AI เครื่องมือตรวจวัดสีปัสสาวะและสภาพอากาศอัตโนมัติเพื่อประมวลผลความเสี่ยงและเฝ้าระวังการเจ็บป่วยจากโรคลมร้อน (Automatic Urine Color and Weather Measurement Tool for Risk Assessment and Prevention of Heat Stroke) คว้ารางวัลเหรียญทองระดับโลกจากงานสิ่งประดิษฐ์นานาชาติแห่งเจนีวา ประจำปี 2021 (The 48th International Exhibition of Inventions Geneva) เมื่อเร็วๆ นี้ จัดโดย องค์การทรัพย์สินทางปัญญาโลก (World Intellectual Property Organization – WIPO) ณ นครเจนีวา สมาพันธรัฐสวิส โดยในปีนี้การประกวดและจัดแสดงผลงานถูกจัดขึ้นในรูปแบบออนไลน์ จำนวนกว่า 900 ผลงาน จาก 40 ประเทศทั่วโลก

แสงแดดนั้นมีคุณอนันต์ต่อสรรพชีวิต แต่หากอุณหภูมิร้อนจัดก็มีโทษมหันต์ได้เช่นกัน สภาวะปัจจุบันโลกมีอุณหภูมิเพิ่มขึ้นในทุกประเทศทั่วโลก ส่งผลให้ความรุนแรงของโรคลมร้อน หรือ ลมแดด (Heat Stroke) มีแนวโน้มจะมีความรุนแรงและมีความถี่เพิ่มขึ้น จากรายงานทางระบาดวิทยาพบว่า มีการเกิดโรคลมร้อนเพิ่มขึ้นในนานาประเทศ ทั้งสหรัฐอเมริกา ฝรั่งเศส ญี่ปุ่น รวมทั้งประเทศไทย นับเป็นการบาดเจ็บจากความร้อนที่รุนแรงมากที่สุดจากภาวะอุณหภูมิร่างกายสูงขึ้นอย่างรวดเร็ว จนร่างกายไม่สามารถปรับตัวและควบคุมได้ ส่งผลให้อวัยวะต่างๆ ทำงานล้มเหลว ระบบประสาทส่วนกลางถูกทำลาย ซึ่งมีอันตรายถึงชีวิต โดยมีอัตราเสียชีวิตถึงร้อยละ 10-70 ขึ้นอยู่กับความรุนแรงของโรคและอายุ จึงต้องการการวินิจฉัยที่รวดเร็ว ถูกต้องและรักษาทันที ด้วยการทำให้อุณหภูมิร่างกายลดลงอย่างรวดเร็วและรักษาตามอาการอื่นๆ หากแก้ไขไม่ทันเวลาอาจทำให้การทำงานของอวัยวะทุกระบบเสียหน้าที่หรือถูกทำลายเป็นผู้พิการ จากรายงานกองระบาดวิทยา กรมควบคุมโรค ระหว่างเดือนมีนาคม-พฤษภาคม ตั้งแต่ปี 2558-2562 ประเทศไทยมีผู้เสียชีวิตจากโรคลมร้อนเฉลี่ยถึงปีละ 38 ราย

ผศ.ดร.นริศ หนูหอม หัวหน้าทีมวิจัย ภาควิชาวิศวกรรมคอมพิวเตอร์ คณะวิศวกรรมศาสตร์ มหาวิทยาลัยมหิดล กล่าวว่า โรคลมร้อนมักเกิดในการฝึกทหารใหม่ นักกีฬา เกษตรกร ผู้ใช้แรงงาน และผู้มีความเสี่ยงอื่นๆ ทั้งนี้ในแต่ละปี ประเทศไทยมีทหารกองเกินเข้าเป็นทหารกองประจำการกว่า 97,000 คน ดังนั้นเพื่อให้มีการพัฒนาองค์ความรู้และป้องกันการบาดเจ็บหรือสูญเสียชีวิตจากโรคลมร้อน ทีมนักวิจัยและประดิษฐ์ นำโดย ผศ.ดร.นริศ หนูหอม รองหัวหน้าภาควิชาวิศวกรรมคอมพิวเตอร์ คณะวิศวกรรมศาสตร์ มหาวิทยาลัยมหิดล และ รศ.ดร.มนตรี มาลีวงศ์ คณะวิทยาศาสตร์ ม.เกษตรศาสตร์  รศ.ดร.อนุชิต จิตพัฒนกุล คณะวิทยาศาสตร์ประยุกต์ ม.เทคโนโลยีพระจอมเกล้าพระนครเหนือ  พอ.ผศ.ดร.ราม รังสินธุ์ กองการศึกษา วิทยาลัยแพทยศาสตร์พระมงกุฎเกล้า พอ.ศ.ดร.มฑิรุทธ มุ่งถิ่น ฝ่ายวิชาการ วิทยาลัยแพทยศาสตร์พระมงกุฎเกล้า พ.อ.หญิง ผศ.ปนัดดา หัตถโชติ กองการศึกษา วิทยาลัยแพทยศาสตร์พระมงกุฏเกล้า โดยได้รับทุนวิจัยจากทุนพัฒนาศักยภาพนักวิจัยด้านยุทโธปกรณ์เพื่อเพิ่มศักยภาพของกองทัพบกและการป้องกันประเทศ โดย สำนักงานคณะกรรมการการอุดมศึกษา และ สำนักงานวิจัยและพัฒนาการทางทหารกองทัพบก รวมทั้งสมาคมปัญญาประดิษฐ์ประเทศไทย

ทีมนักวิจัยไทยได้พัฒนา ระบบ AI เครื่องมือตรวจวัดสีปัสสาวะและสภาพอากาศแบบอัตโนมัติเพื่อประมวลความเสี่ยงและเฝ้าระวังการเจ็บป่วยจากโรคลมร้อน ในการฝึกทหารใหม่ที่ต้องฝึกกลางแจ้งเป็นเวลานาน อาจทำให้เกิดความเสี่ยงการบาดเจ็บจากความร้อน โดยเราได้นำเทคโนโลยีด้านปัญญาประดิษฐ์ (Artificial Intelligence: AI) และอินเทอร์เน็ตของสรรพสิ่ง (IoT) มาประยุกต์ใช้กับงานด้านการแพทย์ เพื่อช่วยในการเก็บบันทึกข้อมูลสีปัสสาวะและสภาพอากาศแบบอัตโนมัติ เพื่อลดความผิดพลาดจากการเก็บข้อมูล สามารถเฝ้าระวังกลุ่มเสี่ยง นำไปสู่การป้องกันโรคลมร้อนรายบุคคลได้อย่างรวดเร็วมีประสิทธิภาพ

ที่ผ่านมาแต่เดิมการป้องกันโรคลมร้อนในการฝึกทหารใหม่ของกองทัพบกไทยจะใช้ระบบการให้สุขศึกษา การใช้สีสัญญาณธงที่มาจากการพิจารณาความชื้นสัมพัทธ์ ณ สถานที่ฝึก การบันทึกข้อมูลสู่ระบบโดยผู้ฝึก และเก็บข้อมูลสีปัสสาวะ 2 ช่วง เช้าและเย็น จำนวนพลทหารฝึกในแต่ละผลัด 100-200 คน มีรูปแบบการทำงานซ้ำๆ กัน ใช้คนและใช้เวลามาก นอกจากล่าช้าแล้ว ยังอาจเกิดความคลาดเคลื่อนได้

ทีมวิจัยเราจึงเกิดแนวคิดในการพัฒนาเครื่องมือตรวจวัดสีปัสสาวะและตรวจสภาพอากาศอัตโนมัติ ซึ่งเป็น 2 ปัจจัยสำคัญที่บ่งชี้ความเสี่ยงของการเกิดโรคลมร้อนในแต่ละคน โดยจะทำการบันทึกข้อมูลสภาพแวดล้อมการฝึกประจำวัน ที่ประกอบด้วย ค่าความชื้นสัมพัทธ์ ค่าอุณหภูมิ ค่าดัชนีรังสียูวี และค่าความเร็วลมแบบเรียลไทม์ เข้าสู่ระบบ Cloud ขณะเดียวกันระบบจะเก็บบันทึกข้อมูลสีปัสสาวะรายบุคคล ส่งเข้าสู่ระบบ Cloud ซึ่งจะมีแบบจำลองเพื่อประเมินความเสี่ยงโรคลมร้อนบุคคลด้วย AI ผลการประเมินการเกิดโรคลมร้อนของทหารรายบุคคลตามช่วงเวลาที่ได้ จะมีการเรียงลำดับความเสี่ยงเป็น 5 ระดับ ส่งผลให้ผู้ฝึกสามารถติดตามและแนะนำแนวทางการฝึกการปฏิบัติที่เหมาะสมกับกลุ่มเสี่ยงได้อย่างมีประสิทธิภาพ โดยจัดเก็บข้อมูลและประเมินโดยตรงผ่านระบบอัตโนมัติในแต่ละวัน และใช้งานง่าย

ผศ.ดร.นริศ หนูหอม หัวหน้าทีมวิจัย คณะวิศวกรรมศาสตร์ มหาวิทยาลัยมหิดล เผยว่า ระบบ AI เครื่องมือตรวจวัดสีปัสสาวะและสภาพอากาศอัตโนมัติเพื่อเฝ้าระวังการเจ็บป่วยจากความร้อน จะทำงานเชื่อมโยงกัน 3 ระบบ คือ 1. เครื่องตรวจสีปัสสาวะ ซึ่งพัฒนาโดยใช้เซ็นเซอร์ ร่วมกับ AI ในการตรวจระดับความเข้มสีปัสสาวะอัตโนมัติ สียิ่งเข้มแสดงถึงภาวะขาดน้ำและมีความเสี่ยง ขั้นตอนการใช้งานเริ่มจากสแกนบาร์โค้ดตรวจหาชื่อ-นามสกุล หมายเลขประจำตัวที่ตรงกับทหารรายนั้น นำแก้วเก็บปัสสาวะวางเข้าเครื่องตรวจสีปัสสาวะเป็นรายบุคคล โดยจะเชื่อมต่อกับอินเทอร์เน็ต ผ่านสัญญาณ Wi-Fi โดยเครื่องจะอ่านค่าระดับสีปัสสาวะ และอ่านค่าอุณหภูมิของสีปัสสาวะ แล้วจัดเก็บข้อมูลโดยอัตโนมัติ หน้าจอจะแสดงผล จากนั้นจะส่งข้อมูลเข้าสู่ระบบ Cloud เพื่อประมวลผลความเสี่ยงการเกิดโรคลมร้อนผ่านแบบจำลองทางคณิตศาสตร์ต่อไป ทั้งนี้จากผลการทดสอบให้ค่าความแม่นยำสูงถึงร้อยละ 93 และมีความรวดเร็วในการวัดระดับค่าสีเพียง 5 วินาทีต่อคน

  1. เครื่องตรวจวัดสภาพอากาศแบบเรียลไทม์ ออกแบบให้มีล้อเคลื่อนที่สะดวก แหล่งพลังงานใช้ได้ 2 แบบ คือ แบตเตอรี่และแผงโซลาร์เซลล์เก็บประจุพลังแสงอาทิตย์สำหรับใช้ในพื้นที่ฝึกภาคสนาม ระบบทำการเก็บข้อมูลสภาพอากาศเข้าสู่ระบบคลาวด์ ทุกๆ 3 วินาที โดยอัตโนมัติ จะแสดงสีสัญญาณธงที่สัมพันธ์กับสภาพอากาศบนจอขนาดใหญ่ ขณะเดียวกันจะส่งสีสัญญาณธงไปที่โมบายล์แอปพลิเคชันของผู้ฝึก ว่าให้จัดการฝึกและหยุดพักเป็นเวลานานเท่าใด ผู้ฝึกจะกดเริ่มและหยุดฝึกรายชั่วโมงตามเวลาที่กำหนด ข้อมูลการฝึกจะถูกบันทึกบนโมบายล์แอปพลิเคชันโดยอัตโนมัติ
  2. ระบบ AI ประเมินความเสี่ยง โดยใช้ข้อมูลสีปัสสาวะ อุณหภูมิร่างกาย และน้ำหนัก ซึ่งทีมผู้วิจัยได้พัฒนาระบบประมวลผล เพื่อให้สามารถแสดงผลโดยสรุปในรูปแบบที่เข้าใจง่าย แต่มีประสิทธิภาพ ผ่านโมบายล์แอปพลิเคชันสำหรับประเมินค่าความเสี่ยงต่อการเป็นโรคลมร้อนรายบุคคลผ่านระบบออนไลน์ในแต่ละวัน รวมถึงระบบตรวจวัดสภาพอากาศสามารถทำได้ผ่านหน้าเว็บไซต์ และดูข้อมูลสภาพอากาศได้ในโมบายล์แอปพลิเคชัน ระบบจะทำการประเมินรายบุคคลทั้งก่อนฝึก ขณะฝึก และก่อนนอน ระบบมีความรวดเร็วในการประเมินความเสี่ยงโดยใช้เวลาเพียง 5 วินาที

นวัตกรรมระบบ AI เครื่องมือตรวจวัดสีปัสสาวะและสภาพอากาศแบบอัตโนมัตินี้เป็นประโยชน์ทางการแพทย์-สุขภาพ ต่อประเทศไทยและสังคมโลก เสริมสร้างงานวิจัยพัฒนาแก้ปัญหาโรคลมร้อนที่ใช้ประโยชน์ได้จริงด้วยนวัตกรรม ส่งเสริมการพัฒนาผลิตภัณฑ์ภายในประเทศ ลดการนำเข้าอุปกรณ์เทคโนโลยีราคาแพง อีกทั้งสร้างมาตรฐานการวิเคราะห์ตรวจสอบและเฝ้าระวังการเกิดโรคลมร้อน ลดอัตราการสูญเสียของกำลังพล นวัตกรรมนี้ยังสามารถนำไปต่อยอดยกระดับความปลอดภัยในการกีฬาและกิจกรรมสุขภาพของประเทศ เช่นการฝึกนักกีฬา การจัดวิ่งเพื่อสุขภาพ