นักวิจัยสร้างเครื่องปั่นเลือดราคาถูกจากของเล่นกงจักรฝาเบียร์

ไม่น่าเชื่อว่าของเล่นกงจักรฝาเบียร์ที่เด็กๆนิยมเล่นกันเมื่อสมัยหลายสิบปีก่อนจะเป็นแรงบันดาลใจให้นักวิจัยที่มหาวิทยาลัยสแตนฟอร์ดนำไปดัดแปลงทำเป็นเครื่องปั่นเลือดราคาถูกแค่ชุดละ 20 เซ็นต์ ใช้งานได้ผลเหมือนกับเครื่องปั่นเลือดที่ใช้ตามห้องแล็บที่มีราคาหลายพันดอลลาร์

ในหลายพื้นที่ของประเทศยากจนเป็นแหล่งของเชื้อโรคมาลาเรีย วัณโรค เอชไอวี และโรคเหงาหลับ ในการต่อสู้กับโรคร้ายเหล่านี้ แพทย์จะตรวจหาเชื้อโรคโดยการปั่นเลือดด้วยเครื่องปั่นเลือด (Blood Centrifuge) ที่มีความเร็วเป็นหมื่นรอบต่อนาที เพื่อแยกส่วนประกอบของเลือดออกเป็นชั้นๆ แล้วใช้การย้อมสีทางเคมีกับกล้องจุลทรรศน์ระบุว่าเป็นเชื้อโรคชนิดใด

สำหรับในประเทศยากจนจะค่อนข้างมีปัญหา เนื่องจากเครื่องปั่นเลือดมีราคาหลายพันดอลลาร์ อีกอย่างคือเครื่องนี้ทำงานด้วยไฟฟ้า ในพื้นที่ห่างไกลที่ยังไม่มีไฟฟ้าใช้จึงไม่สามารถใช้งานได้ ถึงขนาดมีกรณีหนี่งในอัฟริกาที่เครื่องปั่นเลือดราคาแพงถูกนำไปใช้เป็นที่กั้นประตูมาแล้ว

“ยังมีผู้คนอีกกว่าพันล้านคนทั่วโลกที่ยังไม่มีถนนไม่มีไฟฟ้าใช้” Manu Prakash อาจารย์ด้าน

ชีววิศวกรรม มหาวิทยาลัยสแตนฟอร์ด กล่าว “ผมตระหนักได้ว่าถ้าเราจะแก้ไขปัญหาการตรวจหาเชื้อโรคอย่างเช่นเชื้อมาลาเรียในพื้นที่ห่างไกลนั้น เราจะต้องออกแบบเครื่องปั่นเลือดใช้แรงคนที่มีราคาถูกกว่ากาแฟหนึ่งถ้วย”

Prakash กับเพื่อนที่ห้องแล็บ Saad Bhamla ได้ช่วยกันคิดค้นโดยมุ่งความสนใจไปที่ของเล่นกงจักร ลูกข่าง และโยโย่ Bhamla ได้พบกับความประหลาดใจเมื่อเขาใช้กล้องความเร็วสูงตรวจเช็คความเร็วรอบของกงจักรกระดุม แล้วพบว่ามันหมุนด้วยความเร็ว 10,000 – 15,000 รอบ/นาที

พวกเขาใช้เวลาสองสัปดาห์สร้างเครื่องต้นแบบที่มีหลอดเก็บเลือดติดกับกงจักรกระดาษ สามารถใช้ปั่นแยกชั้นของเลือดได้สำเร็จ พวกเขาเรียกสิ่งนี้ว่า “Paperfuge”

แต่พวกเขาไม่ได้หยุดเพียงแค่นั้น Prakash จ้างนักศึกษาคณะวิศวกรรมระดับปริญญาตรีจาก MIT และแสตนฟอร์ด 3 คน มาศึกษาหาขนาดของจานกระดาษ ความยืดหยุ่นของเส้นเชือก และแรงดึงที่เหมาะสม โดยการใช้แบบจำลองทางคณิตศาสตร์ ทีมงานได้ใช้สูตรฟิสิกส์ของขดเกลียวสายพันธุกรรมเป็นต้นแบบในการศึกษาการทำงานของเชือกที่หมุนจานกระดาษ

และผลลัพธ์ที่ได้คือ Paperfuge ราคา 20 เซ็นต์ที่ทำจากกระดาษ เชือก และพลาสติก ที่หมุนได้เร็ว 125,000 รอบ/นาที ปั่นแยกชั้นเลือดเสร็จในเวลาแค่ 1 นาทีครึ่ง

“มีสูตรคณิตศาสตร์ที่สวยงามซ่อนอยู่ภายในสิ่งนี้ เท่าที่ผมรู้มันเป็นสิ่งที่หมุนได้เร็วที่สุดด้วยแรงของมนุษย์” Prakash กล่าว “มันทำงานได้เทียบเท่าเครื่องปั่นเลือดราคาหลายพันดอลลาร์”

ทีมวิจัยบอกว่า Paperfuge สามารถใช้ตรวจหาเชื้อมาลาเรียในพื้นที่จริงได้ในเวลา 15 นาที ด้วยการปั่นตัวอย่างเลือดในหลอดที่เคลือบด้วยสีอะคริดีนออเรนจ์ (acridine orange dye) จากนั้นก็ส่องดูเชื้อโรคด้วยกล้องจุลทรรศน์

และตอนนี้ Prakash กับ Saad Bhamla ก็ได้ทำงานร่วมกับหน่วยงาน PIVOT และ Institut Pasteur ประเทศมาดากัสการ์ ในการนำ Paperfuge ไปใช้ตรวจหาเชื้อมาลาเรียในพื้นที่จริงแล้ว