Gyroscopeคืออะไร?

ไจโรสโคป (Gyroscope) เป็นอุปกรณ์ที่อาศัยหลักการของแรงเฉื่อยเพื่อรักษาระดับและทิศทางของแกนหมุน โดยที่แรงเฉื่อยนี้จะเป็นไปตามกฎข้อที่ 1 ของนิวตันซึ่งว่าด้วยเรื่องของการพยายามรักษาสภาพเดิมของวัตถุกล่าวคือ

“หากไม่มีแรงภายนอกมากระทำ วัตถุที่หยุดนิ่งอยู่กับที่จะพยายามอยู่ในสภาวะหยุดนิ่งนั้น หากไม่มีแรงภายนอกมากระทำ วัตถุที่เคลื่อนที่จะเคลื่อนที่เป็นเส้นตรงด้วยความเร็วคงที่”

ซึ่งเป็นไปตามสมการ ∑F = 0 หรือหลักการของสมดุล

การทำงานของไจโรสโคปคือไม่ว่าจะมีแรงมากระทำกับวงแหวนด้านนอกมากเท่าใด แกนหมุนภายในก็จะไม่เปลี่ยนทิศทาง หรือก็คือแกนหมุนภายในจะพยายามรักษาสภาพและทิศทางดั้งเดิมของตนเอาไว้เสมอ เช่น เวลานั่งรถแล้วรถเบรกคนที่นั่งในรถจะโน้มเอนไปด้านหน้า ก็เป็นเพราะร่างกายพยายามรักษาสภาพการเคลื่อนที่ไปข้างหน้าของรถเอาไว้นั่นเอง 

วิดิโอแสดงการทำงานของไจโรสโคป 
(ที่มา : https://youtu.be/cquvA_IpEsA )

เนื่องด้วยคุณสมบัติของการรักษาสภาพนี้ทำให้เราสามารถหาทิศทางที่เปลี่ยนแปลงไปในช่วงเวลาต่าง ๆ หรืออาจนำไปนำไปประยุกต์ใช้ในการดูแลความสมดุลของอุปกรณ์ อาทิ เข็มทิศ ตัวควบคุมการทรงตัวของโดรน เป็นต้น

Gyroscope สามารถใช้ทางแพทย์ได้อย่างไร?

ไจโรสโคปสามารถนำมาประยุกต์ใช้กับทางการแพทย์ได้อย่างหลากหลาย ไม่ว่าจะเป็นด้านการวินิจฉัย หรือการเก็บผลการรักษาเพื่อวิเคราะห์ก็ตาม สำหรับบทความนี้จะขอยกตัวอย่างความเป็นไปได้ของการนำไจโรสโคปมาใช้งานร่วมกับเซนเซอร์อื่น ๆ เพื่อการวินิจฉัยทางการแพทย์

เนื่องด้วยไจโรสโคปสามารถบอกลักษณะการเคลื่อนที่และการเปลี่ยนแปลงของมุมของวัตถุได้ ดังนั้นไจโรสโคปจึงสามารถนำมาใช้ในการเก็บข้อมูลลักษณะการเคลื่อนไหวของผู้ป่วยโดยการติดเซนเซอร์ไจโรสโคปเอาไว้ในจุดที่กำหนด ไจโรสโคปจะแสดงลักษณะทิศทางการเคลื่อนที่ออกมาโดยเทียบกับเวลาออกมาในรูปแบบของกราฟ 3 แกน และเมื่อนำข้อมูลเข้ามาประมวลผลภายในโปรแกรม ผลลัพธ์จะแสดงออกมาในรูปแบบสามมิติคล้ายกับการจับภาพการเคลื่อนไหวในการถ่ายทำภาพยนตร์ จากนั้นจึงนำลักษณะการเคลื่อนไหวของผู้ป่วยมาเทียบเคียงกับการเคลื่อนไหวของคนปกติจะสามารถวินิจฉัยได้ง่ายขึ้นว่าผู้ป่วยมีการเคลื่อนที่ที่ผิดปกติตรงจุดใดได้อย่างละเอียด

การเคลื่อนไหวสามมิติ

 (ที่มา : https://www.medgadget.com/2011/12/3-d-body-suit-put-to-use-in-healthcare-research.html )

สำหรับกลุ่มผู้ป่วยที่มีปัญหาในเรื่องของการเคลื่อนไหวที่ต้องทำการรักษาอย่างต่อเนื่อง แพทย์จำเป็นที่จะต้องดู Activity ในแต่ละวันของผู้ป่วย จึงอาจนำไจโรสโคปไปช่วยในการบันทึก Activity โดยดูความเปลี่ยนแปลงของกราฟในแต่ละแกนเพื่อดูว่าในแต่ละวันผู้ป่วยนั่ง นอน เดิน เป็นเวลาเท่าไหร่ ในช่วงเวลาใดบ้างประกอบการวินิจฉัยอาการและหาแนวทางการรักษาต่อไปในอนาคต 

อ้างอิง

(1) https://www.dailygizmo.tv/ 

(2) https://www.medgadget.com/2011/12/3-d-body-suit-put-to-use-in-healthcare-research.html

(3) https://www.quora.com/

(4) https://interestingengineering.com/gyroscopes-what-they-are-how-they-work-and-why-they-are-important 

(5) https://www.xsens.com/products/xsens-mvn-analyze/