แผ่นดามกระดูกรูปแบบใหม่ที่ผ่านการปรับผิวด้วยเทคโนโลยีการปรับผิวด้วยกระบวนการ Fine shot peeing (FSP) ที่จะช่วยเสริมความแข็งแรงของวัสดุ ความสามารถในการยึดติดที่ดี ช่วยลดความสียหายที่จะมีต่อกระดูกข้างเคียง และลดความหนาลง เพื่อลดอาการรําคาญของผู้ป่วยและทําให้แพทย์เย็บแผลได้ง่ายขึ้น ซึ่งได้รับการถ่ายทอดเทคโนโลยีจากประเทศญี่ปุ่นเข้ามา โดยคาดหวังว่าจะสามารถนําเอาสมบัติที่พัฒนาได้นั้นมาออกแบบรูปร่างของแผ่นดามกระดูกและสกรูยึดติดกระดูกใหม่ให้เหมาะสมกับการนําไปใช้งานมากขึ้น เพื่อสร้างนวัตกรรมของแผ่นดามกระดูกเพื่อรักษาโรคกระดูก ให้มีประสิทธิภาพดีขึ้น และแตกต่างจากที่มีในท้องตลาด และเพื่อลดการนําเข้าจากต่างประเทศ

จุดเด่นของเทคโนโลยี (Innovation Statement)

         กระบวนการ Fine shot peeing (FSP) คือ กระบวนการขึ้นรูปแบบเย็น (Cold working) ชนิดหนึ่ง ที่ใช้สื่อรูปร่างทรงกลมขนาดเส้นผ่านศูนย์กลาง 20-200 ไมโครเมตร ยิงเข้าที่ผิวของโลหะที่ความเร็วมากกว่า 100 เมตร/วินาที โดยสื่อทั่วไปที่ใช้ เช่น โลหะ, เซรามิค หรือ แก้ว ส่งผลให้เกิดหลุมหรือเป็นแอ่งขนาดเล็กบริเวณผิวชิ้นงาน ซึ่งเกิดจากการกระแทกของสื่อทรงกลมกับพื้นผิวของชิ้นงานอย่างรุนแรง ดังรูปที่ 1 โดยการทำ Fine shot peening จะช่วยเพิ่ม Fatigue strength นั่นคือช่วยต่อต้านแรงที่มากระทำได้เพิ่มขึ้น และลดการเกิดรอยแตก (Crack) บริเวณผิวชิ้นงานได้

 รูปที่ 1 การยิงอนุภาคทรงกลมความเร็วสูงใส่ผิววัตถุ ทำให้เกิดหลุมหรือแอ่งขนาดเล็ก

         บริเวณผิวของวัตถุที่ถูกยิง ลักษณะผิวจะมีการยืดตัวออกเป็นหลุม ด้านใต้ของหลุมจะเกิดแรงอัด (Compression) ในปริมาณมาก ซึ่งแรงอัดนี้จะพยายามทำให้ผิวกลับคืนสู่สภาวะเดิม ดังรูปที่ 2 โดยแรงอัดด้านใต้ผิวนี้เรียกว่า ความเค้นตกค้าง (Residual compressive stress)

รูปที่ 2 การเกิดแรงอัดปริมาณมากบริเวณด้านใต้ผิว หลังถูกยิงด้วยอนุภาค

         โดยเดิมทีถูกใช้เป็นเทคโนโลยีที่ใช้กับอุตสาหกรรมผลิตชิ้นส่วนรถยนต์ ที่สามารถเพิ่มความแข็งแรง ของผิวชิ้นงานได้โดยไม่ต้องเคลือบผิวมาใช้กับวัสดุการแพทย์ ซึ่งถือเป็นเทคโนโลยีใหม่ ซึ่งวัสดุแผ่นดาม กระดูกปัจจุบันนั้นไม่มีการปรับผิว ทําให้จําเป็นต้องออกแบบรูปร่างวัสดุตามสมบัติของวัสดุเท่านั้น ซึ่ง เทคโนโลยีนี้ ช่วยให้การยึดติดกับกระดูกนั้นดีขึ้น และสามารถออกแบบแผ่นดามกระดูกที่มีความแข็งแรง เท่าเทียมกับวัสุแผ่นดามกระดูกทั่วไป

คุณสมบัติของต้นแบบผลิตภัณฑ์

         แผ่นดามกระดูกต้นแบบนี้ จะมีสมบัติที่แตกต่างจากแผ่นดามกระดูกเดิมคือ มีค่าสัมประสิทธิ์แรงเสียดทานนั้นลดต่ำลง จึงสามารถทนต่อการเสียดสีได้ดี และสามารถต้านทานการกัดกร่อนที่สูง รวมทั้งการเกิดความเค้นตกค้าง ซึ่งเป็นความเค้นอัดปริมาณมหาศาลบนผิวของวัสดุ ทำให้สามารถทนทานต่อการเกิดความล้าได้ดีขึ้นอย่างเห็นได้ชัด อีกทั้งแผ่นดามกระดูกต้นแบบนี้ยังมีความเข้ากันได้ทางชีวภาพ ปราศจากส่วนประกอบที่เป็นพิษ และเซลล์กระดูกยังสามารถยึดติดได้ดีมากยิ่งขึ้น นอกจากนี้ ได้ทดสอบการปักลงบนกระดูกของอาจารย์ใหญ่ แล้วพบว่า การทำ Fine shot peening นั้นสามารถช่วยเพิ่มค่าความแข็งแรงดึงหลุดออกจากกระดูกได้มากกว่าปกติ ซึ่งส่งผลให้การเกิดการหลวมคลอนนั้นเกิดยากขึ้น 

การประยุกต์ใช้งาน

         เมื่อนำเทคโนโลยีการปรับผิวกระบวนการ Fine shot peeing (FSP) ไปประยุกต์ใช้ในการปรับปรุงผิวแผ่นดามกระดูกและสกรูทางออร์โธปิดิกส์ จะสามารถเพิ่มค่าความแข็งแรงล้า และเพิ่มค่าความแข็งแรงของวัสดุ เพื่อนำมาออกแบบแผ่นดามกระดูกใหม่ให้มีขนาดบางลง และมีอายุการใช้งานที่ยาวนานมากยิ่งขึ้น มีค่าสัมประสิทธิ์แรงเสียดทานนั้นลดต่ำลง จึงสามารถทนต่อการเสียดสีได้ดี และสามารถต้านทานการกัดกร่อนที่สูง และทำให้เซลล์กระดูกยังสามารถยึดติดได้ดีมากยิ่งขึ้น เพื่อลดเวลาในการรักษาได้

กลุ่มลูกค้า/ผู้ใช้งานเทคโนโลยีเป้าหมาย

         เริ่มจากการเลือกกลุ่มผู้ป่วยที่มีความจำเป็นต้องผ่าตัดเพื่อทำการรักษากระดูกด้วยการใช้แผ่นดามกระดูกและสกรู โดยผู้เชี่ยวชาญจากโรงพยาบาลเลิดสิน เพื่อใช้ผลิตภัณฑ์ที่ได้จากกงานวิจัย เมื่อผลทดสอบทางคลินิคออกมาแล้วก็จะทำการเลือกกลุ่มเป้าหมายซึ่งก็คือแพทย์ออร์โธปิดิกส์จากโรงพยาบาลในกรุงเทพ ปริมณฑล และในภูมิภาค เพื่อถ่ายทอดเทคโนโลยี หรือแนะนำผลิตภัณฑ์ต่อไป ทั้งนี้หลังจากนั้นจะเป็นการเลือกกลุ่มอุตสาหกรรมที่จะเข้ามาทำการผลิตหรือรับถ่ายทอดเทคโนโลยีต่อไป

         โดยความคาดหวังเมื่องานวิจัยนี้สำเร็จ น่าจะสามารถทำการผลิตชิ้นส่วนแผ่นยึดและสกรูที่ใช้บริเวณข้อแขน ข้อเท้า และบริเวณหัวไหล่ ก่อน ซึ่งจะสามารถนำส่งให้โรงพยาบาลเฉพาะทาง โรงพยาบาลประจำจังหวัดของรัฐ ทั่วประเทศใช้งานได้เป็นปริมาณมาก และหลังจากนั้นจะดำเนินแผนการส่งออกจำหน่ายยังตลาดต่างประเทศ ซึ่งคาดว่าถ้าสามารถผลิตจำหน่ายได้ตามเป้าหมายที่กำหนดก็จะสามารถคืนทุนได้ภายในระยะเวลา 5 ปี (อ้างอิงจากมูลค่าการตลาดรวม 900 ล้านบาท ต่อปี)

กลุ่มเป้าหมายนักลงทุน

         กลุ่มเป้าหมายนักลงทุน คือบริษัทที่ลงทุนโดยเป็นความร่วมมือระหว่างผู้ลงทุนชาวไทยที่มีความเชี่ยวชาญด้านวัสดุการแพทย์ และผู้ลงทุนชาวญี่ปุ่นที่ถือเทคโนโลยีการปรับผิวแบบ Fine shot peening ที่มีประสบการณ์และความเชี่ยวชาญสูง โดยบริษัทจะถือสัญชาติไทย และทําหน้าที่เป็นโรงงานผลิต เครื่องมือแพทย์ที่ได้มาตรฐาน ISO13485 ครบวงจร และทําหน้าที่เป็นผู้ประกอบการที่มีความร่วมมือ อย่างเป็นรูปธรรมกับคณะแพทยศาสตร์ มหาวิทยาลัยของรัฐต่างๆ และมีนโยบายในการพัฒนานวัตกรรม การแพทย์ให้เกิดขึ้นและใช้ได้จริงในประเทศไทย โดยยังมีเป้าหมายเพื่อลดการนําเข้าสินค้าการแพทย์จากต่างประเทศ และลดต้นทุน เพื่อให้เกิดความสมดุลย์กับผู้ที่ต้องการใช้บริการทางการแพทย์ในประเทศไทย

สถานภาพทรัพย์สินทางปัญญา

         ปัจจุบันได้อยู่ระหว่างการยื่นจดสิทธิบัตรเรื่องการเพิ่มความแข็งแรงของวัสดุดามและยึดกระดูก ด้วยการปรับผิวแบบ Fine shot peening ผ่านมหาวิทยาลัยเทคโนโลยีพระจอมเกล้าธนบุรี โดยทีมผู้ประดิษฐ์จะเป็นนักวิจัยจากมหาวิทยาลัย ตัวแทนจากภาคเอกชนที่ถ่ายทอดเทคโนโลยี ผู้ให้ทุนคือ คณะกรรมการวิจัยแห่งชาติ

สถานะการพัฒนาผลิตภัณฑ์

         Product development stage จะอยู่ในขั้น Manufacturing prototype โดยปัจจุบันได้ผ่านการทดสอบสมบัติทางกลต่างๆที่มีกําหนดตามมาตรฐาน ASTM. ISO10993 ซึ่ง ครอบคลุมถึงเรื่องของความสามารถในการเข้ากันได้ทางชีวภาพ ของวัสดุแผ่นดามกระดูกและสกรูยึด กระดูกที่ผ่านกระบวนการปรับผิวด้วย Fine shot peening (แต่ยังไม่ได้มีการออกใบรับรองจากสถาบันที่ ได้ ISO จริงๆ เพียงแต่ผ่านการทดสอบแบบเดียวกันที่ห้องแลบปฏิบัติการ) และได้ทําการทดสอบกับ สัตว์ทดลองตามมาตรฐานสากล ที่ศูนย์สัตว์ทดลองแห่งชาติ ไปเรียบร้อย โดยปัจจุบันนั้น อยู่ระหว่างการเจรจากับแพทย์โรงพยาบาลเลิดสิน เพื่อทําการทดสอบทางคลินิคต่อไป

         Production scale อยู่ในระดับ Pilot Scale โดยได้รับความร่วมมือจากภาคเอกชนในการถ่ายทอดเทคโนโลยีการปรับผิวด้วยวิธี Fine shot peening โดยบริษัท Oxiso (Thailand) จํากัด และมีความร่วมมือในการให้คําปรึกษาเรื่องเทคนิค จากแพทย์ผู้เชี่ยวชาญจากเลิดสินพยาบาล กรมการแพทย์ 

ติดต่อขอรับข้อมูลเพิ่มเติมได้ที่

รศ.ดร. อนรรฆ ขันธะชวนะ 
ห้องปฏิบัติการวัสดุฉลาด ภาควิชาวิศวกรรมเครื่องกล / หลักสูตรวิศวกรรมชีวภาพ  มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีพระจอมเกล้าธนบุรี
โทร : 0-2470-9123             E-mail : anak.kha@kmutt.ac.th