หุ่นยนต์จิ๋ว STARS ทำความสะอาดช่องปาก ที่จะปฏิวัติการแปรงฟันของคุณในอนาคต
20 กันยายน 2565 ( 14:06 )
88
การทำความสะอาดช่องปาก เป็นกิจวัตรประจำวันที่สำคัญต่อร่างกาย และอุปกรณ์ที่ขาดไม่ได้ คือ แปรงสีฟันและยาสีฟัน แต่ด้วยเทคโนโลยีที่พัฒนามากขึ้น นักวิจัยจากมหาวิทยาลัยเพนซิลเวเนีย ได้คิดค้นอุปกรณ์ทำความสะอาดฟันที่สามารถปรับเปลี่ยนให้เหมาะกับช่องปากของทุกคนได้ด้วยตัวเอง
ที่มาของภาพ Unsplash
รู้จักหุ่นยนต์จิ๋ว "สตาร์ส" (STARS)
อุปกรณ์นี้มีชื่อว่า สตาร์ส (Surface topography-adaptive robotic superstructures - STARS) มีลักษณะเป็นหุ่นยนต์ขนาดจิ๋ว (ไมโครโรรบอต) ที่ทำขึ้นจากออกไซด์ของธาตุเหล็กอนุภาคนาโน มีคุณสมบัติในการสลาย, ดึงดูด และเปลี่ยนรูปร่างได้ด้วยสนามแม่เหล็ก
หุ่นยนต์ขนาดจิ๋ว หรือไมโครโรบอต ไม่จำเป็นต้องเป็นหุ่นยนต์ที่ถูกสร้างขึ้นอย่างซับซ้อน แต่สามารถอ้างถึงอุปกรณ์ขนาดเล็ก ที่สามารถควบคุมการทำงานได้จากระยะไกลได้ อย่างไมโครโรบอตสตาร์สนี้
ในการควบคุมสตาร์ส จะใช้สนามแม่เหล็กไฟฟ้าจากเครื่องกำเนิดสนามแม่เหล็กภายนอกร่างกาย เหนี่ยวนำให้สตาร์สเปลี่ยนรูปร่างไปตามที่ต้องการ เช่น เปลี่ยนเป็นแท่งแหลมเพื่อเซาะครอบหินปูน หรือเปลี่ยนเป็นเส้นบาง ๆ ทำหน้าที่แทนไหมขัดฟัน เป็นต้น
ที่มาของภาพ University of Pennsylvania
ดังนั้น ไม่ว่าฟันของผู้ใช้จะเรียงสวยหรือซ้อนกันอย่างผิดรูป สตาร์สก็สามารถปรับเปลี่ยนรูปทรงให้เหมาะกับโครงสร้างของฟันในช่องปากได้ ซึ่งนี่เป็นจุดเด่นที่เหนือกว่าการแปรงฟันโดยทั่วไป
นอกจากนี้ สตาร์สยังสามารถทำหน้าที่เหมือนแปรงสีฟัน โดยการเปลี่ยนรูปร่างให้เหมือนแปรง โดยขนแปรงที่หนาจะเหมาะกับการสีบนผิวฟันแข็ง ๆ หลังจากนั้นจึงปรับให้เป็นขนแปรงที่บางลงเพื่อใช้กับเหงือกและลิ้น
ซึ่งตรงนี้นักวิจัยกล่าวว่า ระบบของสตาร์สสามารถประเมินความอ่อนแอของพื้นผิวในช่องปากได้ ทำให้ผู้ใช้สามารถปรับรูปร่างของสตาร์สให้เขากับพื้นผิวต่าง ๆ ได้อย่างรวดเร็ว
ถึงเวลาต้องอำลา "แปรงสีฟัน" แล้วหรือยัง?
อุปกรณ์ที่ใช้ในการทำความสะอาดช่องปาก มีบันทึกมาตั้งแต่สมัยอารยธรรมโบราณ เริ่มต้นจากก้านหรือรากไม้เคี้ยวสำหรับทำความสะอาดฟัน ที่มีมาตั้งแต่ยุคอียิปต์โบราณและอารยธรรมเมโสโปเตเมีย เมื่อราว 3,500 ปีก่อนคริสตกาล ถัดมาจึงพัฒนาเป็นก้านสีฟันที่ทำจากกิ่งไม้ในสมัยกรีก-โรมัน รวมถึงสมัยราชวงศ์ฉินของประเทศจีน ในช่วง 200 ปีก่อนคริสตกาล
ส่วนอุปกรณ์ที่คล้ายแปรงสีฟัน ถูกค้นพบในสมัยราชวงศ์ถังของประเทศจีน (ประมาณคริสตศักราชที่ 600-900) โดยมีลักษณะเป็นก้านไผ่หรือกระดูกที่ติดขนหมูไว้ที่ปลายด้านหนึ่ง
ที่มาของภาพ Wiki commons
อย่างไรก็ตาม การพัฒนาแปรงสีฟันที่แพร่หลายและมีคุณภาพมากขึ้น เกิดขึ้นในช่วงปี ค.ศ. 1770 โดยชาวอังกฤษนามว่า วิลเลียม แอดดิส (William Addis) ซึ่งในช่วงแรกใช้ขนหมูป่าที่มีความหยาบจากจีนและไซบีเรียมาใช้เป็นขนแปรงสีฟัน ก่อนที่จะเปลี่ยนไปใช้ขนจากหางม้าที่มีความนุ่มมากขึ้น
ขนสัตว์ถูกใช้ทำขนแปรงสีฟันจนกระทั่งเข้าสู่คริสศตวรรษที่ 20 ที่พลาสติกเข้ามาปฏิวัติการทำผลิตภัณฑ์ มีการนำใยสังเคราะห์คุณภาพสูงและมีความทนทาน เช่น ไนลอน มาใช้เป็นขนแปรง ปรากฏว่าใช้งานได้ดีไม่แพ้ขนสัตว์ แถมยังล้างทำความสะอาดได้ง่ายไม่ทิ้งคราบสกปรกไว้ และถูกใช้งานมาจนกระทั่งปัจจุบัน
แต่ข้อด้อยสำคัญของแปรงสีฟัน คือ รูปร่างที่คงตัว หมายความว่า ผู้ใช้ไม่สามารถปรับเปลี่ยนรูปร่างของแปรงสีฟันให้เข้ากับโครงสร้างของฟันในช่องปากได้ (เพราะขึ้นกับว่าบริษัทจะผลิตแปรงสีฟันแบบไหนออกมา) ทำให้อาจมีร่องหรือซอกฟันที่ยังไม่ได้ทำความสะอาด เป็นเหตุให้เกิดปัญหาในช่องปากตามมาได้
ที่มาของภาพ Wiki commons
นอกจากนี้ สิ่งที่แปรงสีฟันไม่สามารถทำได้ คือ ความสามารถในการกำจัดเชื้อโรคในช่องปาก แม้ส่วนผสมของยาสีฟันอาจช่วยยับยั้งการเจริญเติบโตของเชื้อในช่องปากได้ แต่นั่นอาจยังไม่มีคุณสมบัติในการกำจัดเชื้อมากพอ
ด้วยสาเหตุหลายประการที่กล่าวมาข้างต้น จึงกลายเป็นที่มาของการคิดค้น หุ่นยนต์จิ๋ว "สตาร์ส" ขึ้นมา ซึ่งสามารถปรับเปลี่ยนรูปร่างให้เข้ากับโครงสร้างฟันของผู้ใช้แต่ละคนได้ และอนุภาคออกไซด์ของธาตุเหล็ก ยังทำให้เกิดอนุมูลอิสระที่สามารถทำลายแบคทีเรียที่ทำให้เกิดฟันผุและคราบหินปูนในช่องปากได้ด้วย
สตาร์ส เหมาะกับใคร?
นักวิจัยจากมหาวิทยาลัยเพนซิลเวเนียคาดหวังให้เทคโนโลยีนี้ เป็นประโยชน์แก่ผู้สูงอายุหรือผู้พิการที่ช่วยเหลือตนเองไม่ได้ (ไม่สามารถแปรงฟันด้วยตนเองได้) ซึ่งสตาร์สจะช่วยทำความสะอาดช่องปากได้อย่างมีประสิทธิภาพ และช่วยลดภาวะแทรกซ้อนที่อาจเกิดขึ้นในอนาคต
นอกจากนี้ กรณีที่นำสตาร์สไปใช้ส่วนบุคคล ผู้ใช้ยังสามารถตั้งโปรแกรมการทำความสะอาดฟันสำหรับตนเองได้ เช่น เปลี่ยนรูปทรงให้เป็นไหมขัดฟัน เพื่อทำความสะอาดซอกฟันก่อน ตามด้วยเปลี่ยนเป็นแปรงแบบหยาบเพื่อแปรงผิวฟัน ถัดมาเป็นแปรงแบบอ่อนนุ่มเพื่อแปรงเหงือกและลิ้น และมีการฆ่าเชื้อโรคในช่องปากไปพร้อมกัน
ที่มาของภาพ University of Pennsylvania
อีกกรณีหนึ่ง คือ การนำไปใช้ด้านทันตกรรม โดยทันตแพทย์สามารถใช้สตาร์สเข้าไปเก็บตัวอย่างของเชื้อในซอกฟัน ในจุดที่ยากแก่การเข้าถึง เพื่อให้การรักษาอย่างถูกต้องได้อีกด้วย
ปัจจุบันสตาร์สยังอยู่ในขั้นตอนการพัฒนา โดยนักวิจัยได้ทดลองในสัตว์และแบบจำลองฟันของมนุษย์ ซึ่งปรากฏว่าสตาร์สสามารถทำความสะอาดฟันได้อย่างมีประสิทธิภาพ ซึ่งนักวิจัยจะรวบรวมข้อมูลการศึกษา เพื่อยื่นเอกสารและขออนุญาตกับองค์การอาหารและยาของสหรัฐอเมริกา (FDA) พิจารณาให้มีการทดลองในมนุษย์ในลำดับถัดไป
หากให้เลือกคำตอบ ณ จุดนี้ ว่าการทำความสะอาดด้วยแปรงสีฟันกับหุ่นยนต์สตาร์สแบบใดที่มีประสิทธิภาพมากกว่ากัน คงต้องตอบว่าหุ่นยนต์สตาร์สสามารถทำความสะอาดช่องปากได้ดีกว่า
ที่มาของภาพ Unsplash
ทั้งนี้ ยังคงต้องติดตามไปว่าจะสามารถนำสตาร์สมาใช้ในชีวิตประจำของมนุษย์ได้หรือไม่ รวมถึงต้องลดต้นทุนการผลิตให้ต่ำลงเพื่อให้เกิดความนิยมในการนำมาใช้งานตามบ้านเรือน ซึ่งหากทำได้เชื่อว่าสตาร์สอาจกลายเป็นมาตรฐานใหม่ในการทำความสะอาดฟันแห่งอนาคต
ขอขอบคุณข้อมูลจาก Interesting Engineering