“ก้าวแรกสู่อนาคต ที่ต้องอาศัยความศรัทธา และความอดทน” คำกล่าวประโยคนี้อยู่บนป้ายเหนือกรอบประตูทางออกอาคารวิจัยนิวตรอนพลังงานสูง ภาควิชาฟิสิกส์และวัสดุศาสตร์ คณะวิทยาศาสตร์ มหาวิทยาลัยเชียงใหม่...เป็นข้อความที่ชวนให้ค้นหาว่า โลกของนักฟิสิกส์นั้น ต้องใช้ความศรัทธาและความอดทนมากแค่ไหน?
คำตอบอยู่ในเครื่องมือขนาดเล็กที่ชื่อ Cool Air Plasma Jet แต่สามารถใช้หลักในทางฟิสิกส์ทำให้ “มีอานุภาพรุนแรงจนเทียบเท่าฟ้าผ่า” จนเกิดเป็น Plasma Medicine Technology ที่สามารถบำบัดแผล ในผู้ป่วยโรคเบาหวาน และผู้ป่วยติดเตียงได้อย่างมีประสิทธิภาพ สะอาด ปลอดภัย และประหยัด นับว่าเป็นคุณสมบัติที่โดดเด่นของนวัตกรรมจากการคิดค้นของนักวิจัย ที่สามารถนำองค์ความรู้ไปต่อยอดและพัฒนา จนเป็นเครื่องมือที่ใช้งานได้จริง
Cool Air Plasma Jet หรือเครื่องพลาสมาจากอากาศบำบัดแผลเรื้อรัง เป็นผลงานของศูนย์วิจัยฟิสิกส์ของพลาสมาและลำอนุภาค คณะวิทยาศาสตร์ มหาวิทยาลัยเชียงใหม่ ซึ่งเวลานี้เป็นศูนย์ที่มีความเชี่ยวชาญในกระบวนการการใช้พลาสมาเป็นลำดับต้น ๆ ของประเทศไทย และสามารถนำวิชาฟิสิกส์มาเป็นพื้นฐานสำคัญในการพัฒนาเทคโนโลยีได้อย่างน่าทึ่ง และเกินกว่าจะจินตนาการได้ว่า เครื่องมือชิ้นนี้จะช่วยบรรเทาบาดแผลและความเจ็บปวดของผู้ป่วยได้อย่างไร...
Cool Air Plasma Jet รุ่นไนติงเกล หรือเครื่องพลาสมาจากอากาศบำบัดแผลเรื้อรัง
หลักปรัชญา หยิน-หยาง
ในพลาสมาจากอากาศ
จุดเริ่มต้นของเครื่องพลาสมาจากอากาศบำบัดแผลเรื้อรัง มาจากความคิดนอกกรอบของนักศึกษาปริญญาเอกคนหนึ่งของคณะวิทยาศาสตร์ มหาวิทยาลัยเชียงใหม่ ได้ถูกนำมาพัฒนาและต่อยอดจนกลายเป็นเครื่องพลาสมาจากอากาศ ที่สามารถใช้งานกับผู้ป่วยอย่างได้ผล และมีมาตรฐานความปลอดภัยในปัจจุบัน ดังที่ รองศาสตราจารย์ ดร.ธีรวรรณ บุญญวรรณ ผู้อำนวยการศูนย์วิจัยฟิสิกส์ของพลาสมาและลำอนุภาค ได้เล่าถึงความเป็นมาของเรื่องเครื่องนี้ให้ฟังว่า
“เป็นที่ทราบดีว่า คุณสมบัติเด่นของพลาสมาคือ สามารถทำลายเชื้อแบคทีเรียในบริเวณแผล ได้ดีมาก เราก็พบว่าถ้าอากาศที่อยู่รอบ ๆ ตัวเรา ถ้ามีความแห้งพอสมควร ก็สามารถนำมาผลิตพลาสมาได้ และเมื่อ 6 ปีที่แล้ว เป็นความโชคดีของผมที่มีนักศึกษาปริญญาเอกคนหนึ่งเข้ามาเรียน เขามีไอเดีย ในการทำให้อากาศแตกเป็นพลาสมาได้ ซึ่งตามปกติแล้วมันไม่ใช่เรื่องง่ายที่จะทำให้อากาศแตกเป็นพลาสมาได้ ยกเว้นเวลาเกิดฟ้าผ่า ทีนี้เวลาฟ้าผ่าลงในท้องนา คำถามก็คือ ทำไมต้นพืชที่อยู่ในนาจึงสามารถเจริญงอกงามได้? คำตอบคือ มีการตรึงไนโตรเจนให้กับต้นข้าวในท้องนา ต่างจากการที่ฟ้าผ่าลงบนสิ่งมีชีวิตอย่างคนหรือสัตว์ จากจุดนี้เอง ทำให้เขาประดิษฐ์และพัฒนาเครื่องมือที่จะทำให้เกิดพลาสมาจากอากาศโดยตรง แทนการใช้ก๊าซอื่น ๆ มาประกอบ เพราะปกติการทำพลาสมาในห้องปฏิบัติการจะต้องใช้ก๊าซอื่นมาร่วม แต่เขามองว่าเขาจะใช้อากาศไปเลย ซึ่งไอเดียเขาดีมาก และสามารถประดิษฐ์เครื่องมือขนาดเล็กแต่มีอานุภาพรุนแรงเทียบเท่าฟ้าผ่า หลังจากนั้นเขาก็เทสต์เรื่องแบคทีเรีย เรื่องเซลล์ ประกอบกับในช่วงนั้นเรามีนักศึกษาทางด้านนาโนหลายคน จึงได้เข้ามาช่วยกันพัฒนาจนเกิดเป็นระบบพลาสมาอากาศที่ใช้บำบัดแผล”
รองศาสตราจารย์ ดร.ธีรวรรณ บุญญวรรณ
ผู้อำนวยการศูนย์วิจัยฟิสิกส์ของพลาสมาและลำอนุภาค
รองศาสตราจารย์ ดร.ธีรวรรณ อธิบายเพิ่มเติมว่า ระบบพลาสมาอากาศที่ใช้บำบัดแผลนี้ อาศัยหลักการทำงานในการสร้างพลาสมา โดยการดูดอากาศมาผ่านสนามไฟฟ้า ทำให้เกิดการแตกตัวของ ก๊าซกลายเป็นพลาสมา โดยในอากาศประกอบด้วยก๊าซหลัก ๆ 2 ชนิด คือ ไนโตรเจน ประมาณ 78% และออกซิเจน ประมาณ 21% ที่เหลือคือ อาร์กอน คาร์บอนไดออกไซด์ ฯลฯ ไนโตรเจนมีหน้าที่ช่วยสร้างให้ เซลล์เติบโต และสร้างเนื้อเยื่อเซลล์ ส่วนออกซิเจนนั้นช่วยฆ่าเชื้อโรค ก๊าซทั้งสองนี้เป็นเสมือน หยิน-หยาง หรือสองสิ่งที่แตกต่างกันอย่างสุดขั้ว แต่สามารถร่วมกันในการทำลายเชื้อแบคทีเรียที่อยู่บนแผล และกระตุ้นเนื้อเยื่อใหม่ ทำให้แผลหายกลับเป็นปกติได้
ด้วยหลักการนี้เอง ทำให้ต่อมาทีมนักวิจัยของภาควิชาฟิสิกส์และวัสดุศาสตร์ คณะวิทยาศาสตร์ มหาวิทยาลัยเชียงใหม่ ได้ร่วมกับนักวิจัยภาควิชาชีววิทยา และคณะแพทยศาสตร์ มหาวิทยาลัยเชียงใหม่ ศึกษาเรื่องพลาสมาที่สามารถทำลายเชื้อแบคทีเรียที่เกิดที่แผล จนเกิดเป็นองค์ความรู้ Plasma Medicine Technology และพัฒนาไปเป็นนวัตกรรมเครื่องพลาสมาอากาศบำบัดแผล ซึ่งได้ผ่านการทดลองใช้กับคนไข้ และได้พัฒนาปรับปรุงมาแล้วหลายต่อหลายรุ่น จนกระทั่งมาเป็น Cool Air Plasma Jet รุ่นไนติงเกล ซึ่งเป็นรุ่นล่าสุดที่บริษัท InnoPlasCM บริษัท Startup ของคณะวิทยาศาสตร์ มหาวิทยาลัยเชียงใหม่ ได้พัฒนาให้สามารถต่อยอดเชิงพาณิชย์ได้
พลาสมาบำบัดแผล
ความงามที่จับต้องได้ของวิชาฟิสิกส์
ในระหว่างการพัฒนาเทคโนโลยีดังกล่าว นอกจากจะต้องใช้เวลาและความพยายามในการพัฒนาแล้ว สิ่งที่ทีมนักวิจัยต้องเผชิญก็คือ การสร้างความเชื่อมั่นให้แก่แพทย์และบุคลากรทางการแพทย์ว่า เทคโนโลยีนี้สามารถช่วยบำบัดแผลกับผู้ป่วยได้จริง โดยได้มีการทดลองใช้ Plasma Medicine Technology ในโรงพยาบาลส่งเสริมสุขภาพตำบลในแถบภาคเหนือตอนบน และในโรงพยาบาลบางแห่งในภาคกลาง เช่น โรงพยาบาลสมเด็จพระสังฆราช จังหวัดสุพรรณบุรี โดยเข้าไปเสริมในขั้นตอนการรักษาของแพทย์ ตั้งแต่แผลติดเชื้อ ดื้อยา แผลสด แผลเปื่อย ไปจนถึงแผลจากโรคเบาหวาน แผลกดทับของผู้ป่วยติดเตียง และแผลที่ลึกลงไปในระดับที่ถึงกระดูก
ส่วนการนำ Cool Air Plasma Jet ไปใช้งานนั้นก็ไม่ยุ่งยากซับซ้อน เริ่มต้นจากการตั้งค่าบนหน้าจออุปกรณ์ โดยบนหน้าจอของอุปกรณ์จะแสดงค่ากำลังของพลาสมาที่จะปล่อยออกมา ซึ่งเป็นค่าที่ปลอดภัยสำหรับแผล เมื่ออุปกรณ์เริ่มทำงาน ส่วนหัวของพลาสมาจะปล่อยอนุมูลอากาศที่ใช้ในการทำลายเชื้อออกมา และในจุดนี้จะมีแสงไฟเพื่อระบุตำแหน่งพลาสมาที่พ่นลงไปบนแผล ทำให้มองเห็นได้ว่าพลาสมาลงไปในจุดใด โดยใช้เวลาเพียง 5 นาทีในการพ่น ก็เสร็จสิ้นกระบวนการ
ผลจากการใช้งานจริงกับผู้ป่วย พบว่าข้อดีของ Cool Air Plasma Jet คือ การพ่นพลาสมาไม่ทำให้ผู้ป่วยเกิดอาการเจ็บแสบที่แผล และทำให้แผลหายเร็วขึ้น เนื่องจากสามารถฆ่าเชื้อแบคทีเรีย และกระตุ้นการสร้างเนื้อเยื่อใหม่ ทำให้ผู้ป่วยไม่ต้องรับประทานยาแก้อักเสบเพื่อฆ่าเชื้อในแต่ละวันอีกด้วย จึงเป็นการลดค่ายา และอุปกรณ์ทำแผลต่าง ๆ โดยใช้เพียงค่าไฟฟ้าเฉลี่ยเดือนละ 1.8 บาท ต่อผู้ป่วย 1 คน
ความโดดเด่นอีกประการหนึ่งของ Cool Air Plasma Jet คือ ลดต้นทุนในเรื่องเวลาของการบำบัด และบุคลากร ซึ่งโดยปกติแล้วต้องใช้บุคลากรทางการแพทย์จำนวนหนึ่ง และใช้เวลานานพอสมควรในการทำแผล แต่เมื่อใช้อุปกรณ์นี้ ผู้ป่วยสามารถดูแลรักษาแผลเองที่บ้านได้ โดยมีอาสาสมัครสาธารณสุขประจำหมู่บ้าน (อสม.) ไปดูแผลที่บ้านหรือโรงพยาบาล
ในขณะนี้ประเทศไทยมีจำนวนผู้สูงอายุที่ติดเตียงประมาณ 1,300,000 คน และผู้ป่วยโรคเบาหวานประมาณ 600,000 คน ในอนาคตคาดว่าจำนวนผู้ป่วยจะเพิ่มขึ้นอีกเมื่อประเทศไทยก้าวเข้าสู่สังคมผู้สูงอายุโดยสมบูรณ์ภายในปี 2568 นี้ Cool Air Plasma Jet จึงเป็นเครื่องมือที่น่าจะช่วยรับมือกับสถานการณ์ของประเทศไทยได้เป็นอย่างดี
ฟิสิกส์อาจเป็นเรื่องซับซ้อนในมุมมองของคนที่ไม่ได้เรียนวิทยาศาสตร์ แต่เครื่องพลาสมาอากาศบำบัดแผลเรื้อรัง เป็นความงามที่จับต้องได้ของวิชาฟิสิกส์ ที่สามารถนำมาสร้างนวัตกรรมเพื่อช่วยเหลือผู้คนได้จริง รวมไปถึงนักฟิสิกส์ผู้มีความศรัทธาและความอดทน เป็นแรงผลักดันไปสู่ความสำเร็จในการสร้างสรรค์นวัตกรรมนั้นด้วยเช่นกัน