ศูนย์นาโนเทคโนโลยีแห่งชาติ (นาโนเทค) สำนักงานพัฒนาวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีแห่งชาติ (สวทช.) กระทรวงการอุดมศึกษา วิทยาศาสตร์ วิจัย และนวัตกรรม (อว.) ร่วมกับเครือข่ายพัฒนา “nSPHERE หมวกแรงดันบวก-ลบ” นวัตกรรมเพื่อลดการแพร่กระจายเชื้อ ด้วยแนวคิดประกอบง่าย ผลิตได้เร็ว ราคาไม่แพง สู่การใช้งานเป็นอุปกรณ์ส่วนบุคคลที่สะดวก น้ำหนักเบา และสามารถนำส่วนควบคุมกลับมาใช้ซ้ำได้ เตรียมถ่ายทอดเทคโนโลยีสู่เอกชน กระจายการผลิตตอบความต้องการใช้งาน
ดร. ไพศาล ขันชัยทิศ หัวหน้าทีมวิจัยเข็มระดับนาโน กลุ่มวิจัยวัสดุตอบสนองและเซ็นเซอร์ระดับนาโน นาโนเทค สวทช. ได้พัฒนา“nSPHERE หมวกแรงดันบวก-ลบ” ขึ้น โดยหลักการเบื้องต้นสำหรับ nSPHERE นั้น เป็นระบบการกรองประสิทธิภาพสูงร่วมกับการควบคุมความดันภายในหมวกให้สูงหรือต่ำกว่าภายนอกแล้วแต่กรณี เพื่อตัดโอกาสการเล็ดลอดละอองไอจามซึ่งเป็นแหล่งที่อยู่ของเชื้อไวรัสโคโรน่า
โดยที่หมวกแรงดันบวก หรือ nSPHERE(+) เหมาะสำหรับบุคลากรทางการแพทย์หรือด่านหน้า ความดันภายในหมวกสูงกว่าภายนอกในทางกลับกัน หมวกแรงดันลบหรือ nSPHERE(-) สำหรับผู้ป่วยที่ติดเชื้อหรือกลุ่มเสี่ยงที่มีอาการ ความดันภายในหมวกต่ำกว่าภายนอก ซึ่งเป็นหลักการเดียวกับการควบคุมเชื้อในโรงพยาบาลขนาดใหญ่ที่นับว่ามีประสิทธิภาพสูงวิธีหนึ่งในปัจจุบัน
ทั้งนี้ ทีมวิจัยได้กำหนดให้อากาศที่เข้าและออกจากหมวกถูกกรองด้วยการดูดอากาศผ่านฟิลเตอร์ แต่มีความแตกต่างระหว่าง nSPHERE ลบและบวก คือ แบบลบ เน้นให้อากาศขาออกจากหมวกสะอาดที่สุด เพราะผู้สวมใส่มีหรืออาจมีเชื้อ แต่ในทางกลับกัน หมวกแบบบวก จะเน้นให้อากาศขาเข้าสะอาดที่สุด เนื่องจากต้องป้องกันเชื้อแพร่กระจายจากภายนอกสู่ผู้สวมใส่ ซึ่งถือว่ามีความท้าทายมาก เมื่อพยายามพัฒนาให้เป็นอุปกรณ์สวมใส่ส่วนบุคคลโดยเฉพาะกับ nSPHERE(-) ที่เป็นแนวคิดใหม่ สร้างความดันให้เป็นลบ ทำงานตรงกันข้ามกับ PAPR (Powered Air Purifying Respirator) ที่แพทย์มักจะเป็นผู้ใช้ แต่ด้วยมีแนวคิดว่า หากทั้งผู้ติดเชื้อและผู้ดูแลได้ใช้ก็จะมีประโยชน์กับทั้งสองฝ่าย
โดยทีมวิจัยนาโนเทคเลือกใช้ฟิลเตอร์กรองอากาศประสิทธิภาพสูง หรือ HEPA ซึ่งต้องมีการออกแบบให้เหมาะสมต่อการใช้งานในลักษณะสวมใส่เป็นอุปกรณ์ป้องกันส่วนบุคคล ทำให้ประสิทธิภาพและราคา สะท้อนความคุ้มค่าของ nSPHERE ให้ได้ ดร.ไพศาล เปรียบเทียบ (benchmark) ในการพัฒนาเชิงความคุ้มค่า เช่น สำหรับ nSPHERE(-) ซึ่งเปรียบเทียบการใช้งานกับการลงทุนสร้างห้องแรงดันลบ ส่วน nSPHERE(+) เทียบค่าใช้จ่ายในการทำความสะอาด PAPR แต่ละครั้งกับการใช้งานหมวกแบบใช้แล้วทิ้ง สาเหตุที่ตอนแรกเราออกแบบหมวกให้ใช้ครั้งเดียวทิ้งก็เพื่อให้มั่นใจว่า การใช้งาน nSPHERE จะไม่กลายเป็นพาหะในการแพร่กระจายเชื้อ
ดร.ไพศาล กล่าวถึง ข้อดีของการทิ้งหมวกทั้งใบ ตามข้อกำหนดทั่วไปของการใช้ PAPR นั้น ควรจะเป็นอุปกรณ์ป้องกันส่วนบุคคล แต่เนื่องจากราคาค่อนข้างแพง มีตั้งแต่ของจีนหลักหมื่น ไปจนถึงยี่ห้อดังหลักแสน โดยส่วนใหญ่บุคคลาการทางการแพทย์จึงมักใช้ร่วมกันแต่ใช้วิธีทำความสะอาด ปัญหาจึงตกไปอยู่ที่มาตรการทำความสะอาดรัดกุมมาก
อย่างไรก็ตาม เมื่อต้นแบบได้ถูกนำไปทดลองใช้งานภายใต้สถานการณ์จริง นักวิจัยนาโนเทคเผยว่า คุณหมอและพยาบาลได้เสนอให้เป็นอุปกรณ์ส่วนบุคคลแบบใช้ซ้ำได้ ทำให้ต้นทุนต่อการใช้งานแต่ละครั้งน้อยลงไปอีก แต่เรากำหนดระยะเวลาสะสมต่อหมวกหนึ่งใบไว้ เพื่อไม่ให้ใช้งานในลักษณะถาวร โดยมีชุดทำความสะอาดด้วย UV/Ozone ให้ด้วยในกรณีที่มีการใช้งานจำนวนมาก
นอกจากนี้ ภายใน nSPHERE ยังมีเซนเซอร์วัดความดัน ดร.ไพศาล เผยว่า แนวคิดมาจากตอนเราทดสอบประสิทธิภาพการทำงานของหมวกฯ เราพบว่า บรรยากาศภายนอกหมวกมีความดันขึ้นลงตลอดเวลา เราจึงติดเซนเซอร์วัดค่าเอาไว้ แล้วเราก็พบว่าค่าความแตกต่างความดันที่เราอยากได้ ควบคุมได้ลำบาก ในเชิงการออกแบบก็ทำได้ยาก เพราะถ้าความดันในหมวกฯ สูงหรือต่ำเกินไปก็จะทำให้อึดอัด ไม่สะดวกสบาย เช่น อาจหูอื้อ หรือ ขาดอากาศหายใจ ดังนั้นเราจึงเสนอแนวคิดระบบการเตือนเมื่อความดันภายในหมวกไม่เป็นไปตามกำหนด โดยเราให้มีการวัดความดันภายในและภายนอกหมวกเปรียบเทียบกับตลอดเวลา
จุดนี้กลายเป็นจุดเด่นของ nSPHERE ทำให้การเคลื่อนย้ายผู้ติดเชื้อทำได้จริงในเชิงปฏิบัติ เนื่องจากการเข้าออกจากห้อง การเข้าลิฟต์ หรือ พาหนะโดยสาร มีความแตกต่างความดันอยู่ตลอดเวลา ระบบเดิมจะไม่มีสัญญาณเตือน แต่ nSPHERE ให้ความสำคัญ ณ จุดนี้มากเป็นพิเศษ
สำหรับ หลายคนกังวลเรื่องของต้นทุน แต่นักวิจัยมองว่า เรื่องความปลอดภัย โดยการผลิตและเลือกใช้วัสดุราคาประหยัด ซึ่งจริง ๆ ยากมาก แต่เราเล็งเห็นว่าจะเป็นประโยชน์ระยะยาว เนื่องจากหากกระบวนการผลิตหมวกสามารถทำได้ง่าย ลงทุนไม่สูงเกินไป เราก็จะสามารถ่ายทอดเทคโนโลยีได้ง่าย นำไปสู่การใช้ประโยชน์ในวงกว้างได้อย่างทันท่วงที โดย nSPHERE ครบชุด (หมวกเเละคอนโทรลเลอร์) มีมูลค่า 2,500บาท แบ่งออกเป็น คอนโทรลเลอร์ 2000 บาท (ใช้ซ้ำได้) และหมวก 500 บาท ซึ่งเป็นแบบใช้แล้วทิ้ง ระยะเวลาการใช้สะสม 24 ชม.
เนื่องจากการทดสอบยังไม่มีมาตรฐานรองรับชัดเจน เพราะมีลักษณะเป็นนวัตกรรมที่มีข้อบ่งใช้ใหม่ จึงต้องมีการประยุกต์ใช้มาตรฐานใกล้เคียงตามข้อมูลที่ทาง CDC และ OSHA กำหนดเป็นไกด์ไลน์ อาทิ มาตรฐานISO 14644-3 ซึ่งเป็นมาตรฐานที่ใช้กับห้อง Clean Room ที่มีพื้นที่ขนาดใหญ่ แต่หมวกมีปริมาตรช่องอากาศไม่ถึงลูกบาศก์ฟุต ดังนั้นในทางปฏิบัติจริง จึงต้องขอความร่วมมือจากผู้ทดสอบ และต้องใช้กรอบที่กำหนดขึ้นเฉพาะเป็นกรณีพิเศษ ซึ่งสามารถผ่านมาตรฐานในระดับที่สูงกว่าเกณฑ์ที่กำหนดจาก CDC หลายเท่าตัว สร้างความเชื่อมั่นเรื่อง ความปลอดภัยที่ นอกจากนี้ยังได้นำหมวกไปทดสอบความปลอดภัยด้านไฟฟ้า และการแผ่รังสีรบกวน ที่ศูนย์ทดสอบผลิตภัณฑ์ไฟฟ้าและอิเล็กทรอนิกส์ (PTEC) ในมุมของวัสดุเพิ่มเติม เพื่อสร้างความเชื่อมั่นให้กับโครงสร้างกระดาษเคลือบกันน้ำ
เมื่อรวบรวมผลการทดสอบมาตรฐานเหล่านี้ไปใช้อ้างอิงพร้อมกับการทดสอบที่นาโนเทค สวทช. สร้างขึ้นเอง ทำให้สร้างความเชื่อมั่นในนวัตกรรมนี้ได้มากยิ่งขึ้น ปัจจุบัน การใช้ในเชิงสาธิตกว่า 900 ชุด ใน 37 หน่วยงานและสถานพยาบาลทั่วประเทศ อาทิ คณะแพทยศาสตร์โรงพยาบาลรามาธิบดี มหาวิทยาลัยมหิดล, ศูนย์บริการการแพทย์ฉุกเฉินกรุงเทพมหานคร (ศูนย์เอราวัณ), โรงพยาบาลกลาง, โรงพยาบาลเวชการุณย์รัศมิ์, โรงพยาบาลสิรินธร, โรงพยาบาลลาดกระบัง, โรงพยาบาลนครพิงค์ จังหวัดเชียงใหม่, โรงพยาบาลกำแพงเพชร เป็นต้น
สำหรับ กำลังการผลิต ต้องผลิตให้เพียงพอต่อความต้องการใช้งาน ซึ่งการออกแบบให้สามารถประกอบได้เองแก้ปัญหานี้ได้ แต่ก็มีความกังวลเรื่องของประสิทธิภาพหากนำไปประกอบเอง ในช่วงแรก จึงรวมทีมทั้งนักวิจัย และกลุ่มพ่อบ้านแม่บ้าน มีอาสาสมัครมาช่วยประกอบเพื่อนำไปแจกจ่ายยังสถานพยาบาลที่แสดงความจำนงค์ขอรับไปใช้ในพื้นที่ ปัจจุบันผลิตได้ 100 ใบต่อวัน และ กำลังขยายกำลังผลิตไปให้ ทางวิทยาลัยเทคนิคในแต่ละภูมิภาค เช่น วิทยาลัยเทคนิคสุราษฎร์ธานี, วิทยาลัยเทคนิคเชียงใหม่, วิทยาลัยเทคนิคหนองคาย, วิทยาลัยเทคนิคอยุธยา ตั้งเป้าไว้ที่ 800 ใบต่อวัน และในขณะนี้ มีผู้ประสงค์ขอรับถ่ายทอดเทคโนโลยีแล้วหลายราย โดยอยู่ในขั้นตอนของการเจรจา คาดว่า จะทราบผลเร็วๆ นี้
