เทคโนโลยีจากแมวน้ำสู่ Free Diving ช่วยป้องกันการหมดสติใต้น้ำ

โดย dr. Chris McKnight, Eric Mulder MSc. and Mathijs Bronkhorst MSc.

ในปี 2559 ดร. Chris McKnight เข้ามาคุยกับ Artinis ด้วยแนวคิดในการวัด NIRS ใต้น้ำกับสัตว์ทะเล ในขั้นต้น มีข้อคำถามอยู่บ้าง เนื่องจากอุปกรณ์ของเราไม่ได้ตั้งใจให้ใช้งานใต้น้ำ นับประสากับสัตว์ป่า อย่างไรก็ตาม เราชอบความท้าทายนี้มาก และร่วมกับหน่วยวิจัยสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมในทะเล (SMRU) ของมหาวิทยาลัยเซนต์แอนดรูว์ เราได้สร้างเซ็นเซอร์ NIRS ใต้น้ำสำหรับแมวน้ำโดยเฉพาะ

ในปี 2016 คริส แมคไนท์ ได้นำแนวคิดของ NIRs (การวัดปริมาณการไหลเวียนโลหิต ใต้น้ำ ซึ่งในขณะนั้น อุปกรณ์การวัดปริมาณออกซิเจนในกล้ามเนื้อ ยังไม่สามารถวัดใต้น้ำได้ แต่อย่างไรก็ตามหน่วยวิจัย SMRU มหาวิทยาลัยแห่งเซนต์แอนดรูว์ ได้ออกแบบเซนเซอร์ในการวัดปริมาณออกซิเจนในกล้ามเนื้อ ที่สามารถทำงานใต้น้ำได้

ดังนั้นจึงเป็นเหตุให้เราเริ่มพัฒนา Portalite สำหรับแมวน้ำ และได้ชื่อว่า Porta seal ซึ่งอุปกรณ์นี้มีขนาดเล็กที่เป็นเซนเซอร์วัดปริมาณออกซิเจนในกล้ามเนื้อ และเรายังได้ปรับตั้งค่าของการวัดให้เหมาะสมสำหรับการวัดในแมวน้ำ และทำการทดสอบร่วมกับ SMRU ที่เป็นชนิดกันน้ำ ในการพัฒนา ข้อมูลที่ได้จาก Porta Seal ได้รับการตีพิมพ์ใน PLOS Biology และ NewScientist เมื่อ Porta seal นั้นถูกได้รับการยอมรับในการศึกษาเกี่ยวกับแมวน้ำ ซึ่งเป็นสัตว์ที่มีความสามารถในการใช้ออกซิเจนได้ดี ซึ่งพบว่า ร้อยละ 90 เวลาของแมวน้ำนั้น อาศัยอยู่ใต้ทะเล และมีการกลั้นหายใจ

จากนั้น ดร.แมคไนท์ ได้ทำงานร่วมกับศาสตราจารย์ อีริก้า ชากาเต้ และ อีริค มูลเดอร์ ในการที่เปรียบเทียบระหว่างสมองของแมวน้ำ กับ สมองของนักดำน้ำตัวเปล่า Free Divers ระดับสุดยอด ซึ่งสถิติของเขาคือลงไปลึก 130 เมตร โดยการหายใจเพียงครั้งเดียว และว่ายน้ำกลับขึ้นมาอีกครั้ง เพื่อจะดูว่า นักดำน้ำระดับสุดยอดนั้นสามารถจัดการกับสภาวะออกซิเจนที่ลดลงในร่างกายได้อย่างไร ดังนั้นเซนเซอร์ที่มีพื้นฐานจากการศึกษาแมวน้ำ จึงถูกนำมาปรับปรุงเพื่อให้ใช้กับนักดำน้ำตัวเปล่า เรียกว่า Portadiver ซึ่งพัฒนาโดย SMRU โดยใช้เทคโนโลยีที่กันน้ำ ทนความกดดันใต้น้ำ และ ยังติดตั้งระบบสวิทช์แบบแม่เหล็กเพื่อปกป้องมันจากแรงดันใต้น้ำ เซนเซอร์ถูกทำให้มีขนาดและน้ำหนักที่ลดลง และยังเหมาะกับนักดำน้ำ นอกจากนี้ยังมีหน่วยความจำติดตั้งภายในตัวเครื่อง และสามารถโหลดข้อมูลผ่านทางบลูทูธที่สามารถถ่ายโอนข้อมูลจากอุปกรณ์ไปยังคอมพิวเตอร์เมื่อเสร็จสิ้นการทดสอบ ลองนึกภาพดูว่าเซนเซอร์จะต้องถูกใส่ไว้ใต้หูดของนักดำน้ำ Miguel Lozano และ Alexy Molchanov ซึ่งจะต้องทำให้มันพอดีเอามากๆ

การดำน้ำตัวเปล่า นั้นคือการดำน้ำลงไปโดยการหายใจเพียงครั้งเดียว ตามสายเชือกนำ Guide ลงไปในแนวดิ่ง ในขณะที่จะว่ายน้ำลงไปจนถึงจุดนึง เมื่อแรงลอยตัวเป็นลบ นักดำน้ำ ก็จะดิ่งลงไปแบบ Free Fall จนถึงความลึกที่มากกว่า 100 เมตร นักดำน้ำก็จะต้องว่ายขึ้นมา ทีมงานวิจัยที่นำโดยศาสตราจารย์ Erika นั้นมีประสบการณ์ในการทำงานร่วมกับนักกีฬาฟรีไดฟ์ มากว่า 10 ปี ทั้ง Miguel Lozano และ Alexy Molchanov

Porta divers นั้นให้ข้อมูลมากมายเกี่ยวกับความสามารถของนักกีฬาฟรีไดฟ์ และขีดจำกัด และความทนทานต่อสภาวะออกซิเจนต่ำ วีดีโอนี้เป็นการแข่งขันในรายการ AIDA World Championship ซึ่ง Alexy’s นั้นสร้างสถิติโลก ที่ความลึก 130 เมตร

การกลั้นหายใจนั้นเป็นสาเหตุให้เกิดการสูญเสียความอิ่มตัวของออกซิเจนภายในหลอดเลือดแดง (SpO2) อันจะนำมาซึ่งการหมดสติใต้น้ำ ที่เรียกว่า Blackout ความเสี่ยงข้องการเกิด Blackout จะเพิ่มสูงขึ้นเมื่อมีการทำ hyperventilation ในช่องก่อนที่จะดำน้ำ เพราะการทำ Hyperventilation จะทำให้ปริมาณของคาร์บอนไดออกไซด์ในเลือดนั้นลดลง เมื่อนักดำน้ำดำน้ำลงไปที่ระดับความลึกเพิ่มมากขึ้น ความกดดันภายนอกจะทำให้ปอดของนักดำน้ำมีขนาดเล็กลง และระดับของออกซิเจนในร่างกายและสมองก็จะเริ่มลดลง เมื่อนักดำน้ำกลับขึ้นมาสู่ผิวน้ำ ทำให้ปริมาณของปอดนั้นขยายตัวเพิ่มมากขึ้น ทำให้ความดันย่อยของออกซิเจนที่อยู่ในหลอดเลือด สมองหรืออวัยวะต่างๆนั้นลดลงอย่างรวดเร็ว ทำให้ออกซิเจนลดลงอย่างรวดเร็ว ซึ่งทำให้เกิดการหมดสติใต้น้ำเกิดขึ้น การแข่งขันระดับนานาชาติจะจัดให้มีนักดำน้ำด้านความปลอดภัยที่มีการศึกษาและบุคลากรทางการแพทย์เพื่อให้ความช่วยเหลือในกรณีที่เกิดเหตุการณ์ฉุกเฉินขึ้น กับนักดำน้ำ

ทุกปี มีคนจมน้ำเสียชีวิตประมาณ 140,000 คน โดยคิดเป็น 20% ของการจมน้ำทั้งหมดที่เกิดจากการหมดสติใต้น้ำเพื่อให้เข้าใจถึงสรีรวิทยาของนักดำน้ำแบบฟรีไดฟ์และลดจำนวนการหมดสติใต้น้ำ จึงเป็นเป้าหมายของโครงการที่มหาวิทยาลัย Mid Sweden และ PortaDiver สามารถให้ข้อมูลเฉพาะเกี่ยวกับการไหลเวียนของเลือดในสมองระหว่างการดำน้ำแบบฟรีไดฟ์วิ่ง

บทความที่น่าสนใจ