การออกแบบ และพัฒนาขบวนการผลิตชุดข้อเข่าของขาเทียม และการทดสอบภาคสนาม ปีที่ 1 (โครงการต่อเนื่อง 2 ปี) : รายงานการวิจัยฉบับสมบูรณ์

Abstract

โครงงานวิจัยนี้ เป็นโครงการวิจัยต่อเนื่อง 2 ปี โดยปีแรกของโครงการวิจัยได้เน้นการออกแบบและพัฒนาขบวนการผลิตข้อต่อและแกนหน้าแข้ง ของขาเทียม ให้มีความแข็งแรง ผลิตได้เองภายในประเทศ สามารถใช้ได้ทั้งกับท่ออลูมิเนียมนำเข้าที่ผู้พิการใช้อยู่ก่อน และท่ออลูมิเนียมที่หาซื้อได้ภายในประเทศ และทำการทดสอบภาคสนามกับอาสาสมัครผู้พิการขาขาดเหนือเข่า และติดตามผลงานวิจัยในปีแรก ได้เริ่มจากการทดสอบความแข็งแรงของกลไกข้อเข่าเทียม ที่ ทีมวิจัยได้พัฒนาขึ้นตามแนวทางของมาตรฐานสากล ISO 10328:2006 เมื่อพิจารณาผลการทดสอบความแข็งแรง สามารถสรุปได้ว่ากลไกข้อเข่าเทียมที่ได้ออกแบบนี้มีความแข็งแรง เพียงพอที่จะใช้ในผู้พิการขาขาดเหนือเข่าได้อย่างมีอายุการใช้งานที่ยาวนาน ซึ่งรับรองทั้งความเสียหายจากแรงกระท าสถิต (Static load) และแรงกระท าพลวัต (Dynamic load) ตามแนวทางมาตรฐานสากล จากนั้นจึงได้ทำการออกแบบอุปกรณ์จับยึดชิ้นงาน (Jig-Fixture) และออกแบบการผลิตด้วย CAM (ComputerAided-Manufacturing) ช่วยในการผลิตข้อเข่าของขาเทียมด้วยเครื่องจักร CNC เป็นจำนวน 10 ชุด แล้วนำไปทดสอบภาคสนามกับอาสาสมัครผู้พิการขาขาดเหนือเข่าจากโรงพยาบาลทหารผ่านศึก ผลปรากฏว่ายังสามารถใช้งานได้ดี และไม่ พบความเสียหายใดๆ เกิดขึ้น ซึ่ งจะได้ทำการ ติดตามผลต่อเนื่องไปยังปีที่ 2 ของโครงการ ด้านการออกแบบและพัฒนาขบวนการผลิตข้อต่อและแกนหน้าแข้งของขาเทียม ได้แบ่ง ออกเป็น 3 ส่วน คือ แกนหน้าแข้ง ข้อต่อชิ้นบน และข้อต่อชิ้นล่าง ซึ่งแกนหน้าแข้งได้เลือกใช้ท่ออลูมิเนียมเกรด 6061 เนื่องจากเป็นท่ออลูมิเนียมความแข็งแรงสูงกว่าท่ออลูมิเนียมเกรดอื่นที่ผลิตขายภายในประเทศ และสามารถหาซื้อได้ง่าย และมีเส้นผ่านศูนย์กลางรูในใกล้เคียงกับท่ออลูมิเนียมนำเข้าที่ผู้พิการใช้อยู่ก่อน จึงได้ออกแบบข้อต่อให้มีลักษณะสอดเข้าไปในรูในของท่อเพื่อให้สามารถใช้ข้อต่อที่ออกแบบได้กับท่ออลูมิเนียมทั้งที่นำเข้า และซื้อได้ในประเทศสำหรับข้อต่อชิ้นบนได้ออกแบบให้มีพิกัดความเผื่อ (Tolerancing) ที่เหมาะสมในการสวมอัดเข้ากับแกนหน้าแข้ง โดยได้ทำการทดลองทำการทดลองเพื่อหาค่าพิกัดความเผื่อที่เหมาะสมจากผลการทดสอบและการวิเคราะห์ผล คณะผู้วิจัยได้เลือกออกแบบข้อต่อชิ้นบนให้มีค่าพิกัดความเผื่อแบบสวมอัด (Interference) S6 = +35 - +48 µm ซึ่งมี ค่าแรงดึงออก (Pull Out strength) สูงมากถึง 2,483 N ซึ่งถือว่าอยู่ในเกณฑ์ที่ปลอดภัยในการนำไปใช้งาน ส่วนข้อต่อชิ้นล่าง ต้องออกแบบให้มีกลไกที่สามารถไขเพื่อคลายข้อต่อจากภายนอกได้ง่าย และตำแหน่งยึดระหว่างข้อต่อและเท้าเทียมไม่เสียไป เพื่อความสะดวกแก่นักกายอุปกรณ์ในการจัดตำแหน่งของเท้าสำหรับผู้พิการ และในขณะเดียวกันก็สามารถนำไปใช้กับแกนหน้าแข้งอลูมิเนียมที่นำเข้าจากต่างประเทศซึ่งมีเส้นผ่านศูนย์กลางรูในเท่ากัน จึงได้ออกแบบให้ข้อต่อชิ้นล่างถูกกลึงให้มีพิกัดความเผื่อในลักษณะสวมคลอน (Clearance) ซึ่งทำให้สามารถสวมข้อต่อชิ้นล่างเข้ากับรูในของท่ออลูมิเนียมได้ง่าย แต่มีกลไกที่สามารถขยายขนาดข้อต่อให้มีเส้นผ่านศูนย์กลางมากขึ้น เพื่อให้เกิดการยึดกันแน่นเพียงพอในระหว่างใช้งาน