บทคัดย่อ
กลุ่มผู้สูงอายุล้วนเริ่มมีภาวะมวลกล้ามเนื้อน้อย กล้ามเนื้ออ่อนแรงลง มีภาวะทางกระดูกและข้อ อาจมีผลต่อระบบกระดูกและกล้ามเนื้อในระยะยาวและส่งผลกระทบต่อการใช้ชีวิตได้ เพื่อแก้ไขปัญหาดังกล่าว คณะวิจัยได้ศึกษาและพัฒนาเทคโนโลยีที่สวมใส่ได้ (Wearable Technology) ได้แก่ 1) เทคโนโลยีชุดสวมใส่พยุงกล้ามเนื้อ (Motion-assistive Exo-apparel) และ 2) เทคโนโลยีตรวจวัดการเคลื่อนไหวท่าทางแบบสวมใส่ได้ ที่มีความเหมาะสมต่อการใช้งานในผู้สูงอายุ ซึ่งคณะวิจัยได้พัฒนาต้นแบบชุดสวมใส่พยุงกล้ามเนื้อ ที่ผ่านการทดสอบกับผู้สูงอายุกลุ่ม Active Aging จำนวน 24 คน ชุดสวมใส่ฯ ที่พัฒนารุ่นที่ 1 มีส่วนช่วยลดภาระการทำงานของ Rectus Abdominis ได้ถึง 33% อีกทั้งชุดสวมใส่ฯ สามารถลดอัตราการเผาพลาญพลังงานได้ 5.7% และชุดสวมใส่ฯ มีผลช่วยปรับการทรงท่า (Posture) ในบริเวณไหล่ สะบักและหลังได้ จากนั้นได้ปรับปรุงเพื่อให้ได้เป็นต้นแบบรุ่นที่ 2 และดำเนินการทดสอบด้านผลการใช้งานในระยะการใช้งาน 30 วัน พบว่า ชุดสวมใส่ฯ ไม่มีผลกระทบต่อการทำงานของกล้ามเนื้อและท่าทางในการเดินในระยะเวลา 30 วันที่ใช้ชุด จากการสำรวจความคิดเห็น กลุ่มตัวแทนผู้สูงอายุมีความพึงพอใจต่อชุดในระดับที่ดี (ระดับ > 80%) และโดยรวมแล้วผู้สูงอายุมีความเห็นว่าชุดสวมใส่ฯ ช่วยให้สามารถดำเนินชีวิตได้อย่างเป็นปกติ และในบางรายมีคุณภาพชีวิตที่ดีขึ้น จากนั้นชุดสวมใส่ฯ ได้รับการปรับปรุงเป็นรุ่นที่ 3 จากผลทดสอบเบื้องต้นให้ผลลัพธ์ในการเสริมการทำงานของกล้ามเนื้อที่ดี โดยเฉพาะ Rectus Abdominis อาจได้รับการลดภาระจากชุดสวมใส่ฯ ถึงประมาณ 74% ชุดสวมใส่ฯ ที่พัฒนามีความพร้อมในการขยายผลสู่การผลิตเชิงพาณิชย์ ผลการศึกษาเทคโนโลยีตรวจวัดการเคลื่อนไหวท่าทางแบบสวมใส่ได้ คณะวิจัยได้พัฒนาอุปกรณ์วัดการเคลื่อนไหวแบบสวมใส่ ที่มีขนาดเล็กและสามารถติดตั้งภายในต้นแบบชุดสวมใส่ฯ บริเวณกระดูกสันหลังส่วนอกและต้นขาด้านหน้า และ Motion Prediction Model ที่พัฒนาทำหน้าที่บ่งชี้ท่าทางการเคลื่อนไหว มีความแม่นยำอยู่ระหว่าง 96% ถึง 100% มากกว่าเกณฑ์ที่ตั้งไว้ที่ 95% และสามารถคำนวณผลได้ในเวลา < 1 วินาที จึงสามารถนำไปประยุกต์ใช้กับต้นแบบชุดสวมใส่พยุงกล้ามเนื้อได้ต่อไป ส่วนแอปพลิเคชันที่ทำงานบนอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์แบบพกพา คณะวิจัยได้พัฒนาให้ทำงานร่วมกับต้นแบบอุปกรณ์วัดแบบสวมใส่ฯ ด้วยการสื่อสารผ่านบลูทูท (Bluetooth) และสามารถแจ้งเตือนผู้ใช้เมื่อทำท่าที่ผิดสุขลักษณะได้ภายใน 3 วินาที และมีความแม่นยำในการตรวจจับท่าทางที่ผิดสุขลักษณะอยู่ที่ 100% ซึ่งเป็นไปตามเป้าหมายตัวชี้วัดที่ตั้งไว้ในวัตถุประสงค์โครงการ อุปกรณ์วัดแบบสวมใส่ฯ และแอปพลิเคชันได้ถูกนำไปทดลองใช้งานในสภาวะการใช้งานจริงโดยอาสาสมัคร และจาก User Feedback ที่ได้รับ คณะวิจัยได้นำมาปรับปรุงเทคโนโลยีเป็นที่เรียบร้อย สามารถขยายผลและต่อยอดพัฒนาชุดสวมใส่เพื่อพยุงกล้ามเนื้อและอุปกรณ์วัดแบบสวมใส่และแอปพลิเคชันสำหรับผู้สูงอายุ อีกทั้งยังได้สร้างความร่วมมือกับบริษัทชุดชั้นในชั้นนำของประเทศ เพื่อพัฒนาสู่เชิงพาณิชย์และมีแผนที่จะทดสอบประสิทธิผลของเทคโนโลยีในผู้ใช้กลุ่มอื่นๆ ในลำดับต่อไป
บทคัดย่อ
It is a known fact that aging adults experience a decline in muscle mass along with a decrease in function of the musculoskeletal system, which could lead to musculoskeletal disorders and disabilities. To address said problem, we developed two key wearable technologies: 1) a motion-assist exosuit and 2) a wearable motion sensor technology for activity recognition for the elderly. In the initial phase of this study, we developed and tested the first prototype of the soft exosuit with active elders to determine and improve upon the effectiveness and efficiency of the prototype. The results showed a reduction in rectus abdominis activation of 33%, and the activity energy expenditure was reduced by 5.7%, exceeding our targets of > 20% and > 5%, respectively. The exosuit also improved user posture, especially in the shoulder and upper back areas. After design improvement, the second prototype showed improvements in support of muscle function: the biceps femoris and multifidus were reduced by 16.5% and 3.5%, respectively, compared to tests without the exosuit. The elderly subjects gave the exosuit an 80% satisfaction rate. The exosuit allowed them to smoothly continue their daily lives and, in some, the exosuit reduced back, waist, and upper leg pain. A third prototype was developed, and preliminary test results revealed satisfactory muscle function support, especially in the rectus abdominis, which had ca. 74% reduction in muscle activation in STS. These results demonstrate that the exosuit is ready to be developed for commercial development, production, and product launch. For the wearable sensor technology, we developed sensors that can be installed on the exosuit, at the thoracic spine (T8) and vastus lateralis (VL) areas. The motion prediction model had an accuracy of 96% to 100% and calculation speed of < 1 s, meeting targets. The mobile application was developed with the elderly in mind, can report “risky” activities within 3 s and has 100% detection accuracy, exceeding the set project goal. The wearable sensors and application were tested for use during daily activities, and using user feedback, the technologies were modified for greater user satisfaction. Overall, the motion-assist exosuit and wearable motion sensor technologies developed in this project have been verified in the laboratory and validated in real-life settings, satisfying the key objective of this study. However, further studies must be carried out to determine their capabilities in improving musculoskeletal function in various target groups. Furthermore, we have started collaborative work with a leading undergarment manufacturer in Thailand to further develop the soft exosuit, with a plan for commercialization within this year.
