เราเคยคาดคิดกันมาก่อนมั้ยคะว่า ณ วันหนึ่งเราจะมีผ้าอ้อมผู้ใหญ่ที่ติด Sensor สำหรับการ Monitor สุขภาพของผู้สวมใส่ วันนี้ Avery IT TECH นำข่าวที่น่าสนใจนี้มาแบ่งปันความรู้สำหรับชาว IT ทุกท่านไปติดตามกันเลยค่ะ

การ Monitor ระดับของน้ำตาลกลูโคสในปัสสาวะ มีความสำคัญในช่วงเริ่มของการเป็นโรคเบาหวาน และ Sensor บนผ้าอ้อมจะทำหน้าที่ดึงดูด หรือตรวจจับได้ ในการศึกษาปัจจุบันนั้นนักวิทยาศาสตร์จาก มหาวิทยาลัยวิทยาศาสตร์โตเกียว ประเทศญี่ปุ่น ได้พัฒนาผลงานที่ไม่เคยมีมาก่อนนั่นก็คือ ผ้าอ้อมผู้ใหญ่ที่มีการติด Sensor ที่สามารถทำงานได้ด้วยตัวเอง โดยการใช้พลังงานไฟฟ้าโดยตรงจากปัสสาวะ เป็นการใช้เซลล์พลังงานชีวภาพในการทำงานนั่นเองค่ะ

กระบวณการทำงานนั้นเจ้าอุปกรณ์ตัวนี้จะส่งข้อมูลแบบไร้สายไปยังอุปกรณ์ เพื่อแจ้งเตือนความเข้มข้นของน้ำตาลกลูโคสในปัสสาวะ และแจ้งเตือนเมื่อมีปัสสาวะด้วย เป็นการช่วยป้องกันการป่วยเป็นโรคเบาหวานได้อย่างดี และทำให้การดูแลผู้ป่วยนั้นง่ายขึ้นอย่างมาก

[รูปจาก: https://www.technology.org/2021/08/23/making-patient-care-easier-self-powered-diaper-sensors-that-monitor-urine-sugar-levels/]

ต้องขอบคุณวิทยาศาสตร์ และเทคโนโลยีใหม่ ๆ ทางด้านการแพทย์ ตอนนี้พวกเราได้รับรู้ข้อมูลมากขึ้นก่อนที่จะมีสัญญาณการเกิดโรคเบาหวาน และ Biomarkers ที่ควรตรวจสอบ สิ่งสำคัญที่สุด คือ เรามีอุปกรณ์ที่จำเป็นและเทคนิคเพื่อเก็บตัวอย่างได้อย่างสะดวก รวมทั้งการวิเคราะห์ Biomarkers เหล่านี้ในคลินิก เพื่อให้แพทย์, ผู้ป่วย และ ผู้ที่ดูแลผู้ป่วยสามารถที่จะทำตามได้ ในสถานการณ์จริงของเทคโนโลยีการดูแลสุขภาพที่มีการพัฒนาอยู่ตลอดเวลานั้น การที่ผู้ป่วยสามารถสวมใส่อุปกรณ์ Electronics และ Biosensors ไว้จะเป็นตัวเปลี่ยนเกม เปรียบเสมือนการอนุญาตให้ทั้ง 2 ฝ่าย คือ บุคลาการทางการแพทย์ และบุคคลที่ไม่ใช่บุคลากรด้านการแพทย์สามารถที่จะ Monitor ค่าตัวแปรต่าง ๆ ที่เกี่ยวข้องกับร่างกายได้

ในเคสที่พิเศษของโรคเบาหวานที่มีความจำเป็นต้องเจาะเลือดเพื่อวัดระดับน้ำตาล การใช้การวัดระดับน้ำตาลในปัสสาวะจะเป็นการวัดระดับน้ำตาลทางอ้อม โดยที่ไม่ต้องเจาะเลือด สิ่งที่มากกว่านั้นคือ การวัดระดับน้ำตาลในปัสสาวะนั้นเป็นการดูแลผู้ป่วยในระยะยาว sensors สามารถที่จะติดตั้งอยู่ในผ้าอ้อมผู้ใหญ่ได้โดยตรง ด้วยการส่งข้อมูลแบบไร้สาย sensors ผ้าอ้อมสามารถช่วยให้ ดูแลผู้ป่วยได้ง่ายขึ้น ได้อย่างดีเยี่ยม และยังเป็นการ Monitor สุขภาพไปด้วย อย่างไรก็แล้วแต่ทั้ง Sensors และ wireless transmitter ต้องการแหล่งพลังงานเพื่อการใช้ในการทำงาน ซึ่งการติดตั้งแบตเตอรี่ในผ้าอ้อมนั้น สามารถแก้ปัญหาได้จากนักสิ่งแวดล้อม รวมทั้งในแง่ของหลักการปฏิบัติด้วย

โชคดีที่นักวิทยาศาสตร์จากญี่ปุ่นได้ทำงานเพื่อแก้ไขปัญหานี้ จากการศึกษา Sensor ในเอกสารที่ตีพิมพ์ล่าสุดใน Published in ACS Sensors นั้นรองศาสตราจารย์อิซาโอะ ชิตันดะ, ศาสตราจารย์มิยาซากิ อิตากากิ และคุณยูกิ ฟูจิมูระ จากมหาวิทยาลัยวิทยาศาสตร์โตเกียว ประเทศญี่ปุ่น ได้เสนอการทดลองที่ใกล้ความเป็นจริงของการสร้างผ้าอ้อมผู้ใหญ่ติด Sensors ที่สามารถทำงานได้ด้วยตัวเอง ว่าสามารถที่จะสร้างพลังงานได้โดยตรงจากปัสสาวะได้ งานวิจัยนี้ได้ทำงานร่วมกับศาสตราจาร์เซอิยะ ซูจิมูระ จากมหาวิทยาลัยซูคุบะ ประเทศญี่ปุ่น เป็นที่น่าสังเกตุอย่างหนึ่งว่างานวิจัยนี้เกี่ยวเนื่องกับงานวิจัยของ ดร.ชิตันดะและคณะ ที่พยายามพัฒนา Biosensors ที่สามารถทำงานได้ด้วยตัวเอง อย่างเช่น Lactate sensors ที่สร้างพลังงานการขับเคลื่อนได้จากเหงื่อโดยตรง

แต่เราจะรู้ได้อย่างไรว่าพลังงานไฟฟ้าที่ได้จากปัสสาวะที่ให้กับ sensors นั้นจะเพียงพอ คำตอบอยู่ใน Electrochemistry (การศึกษาไฟฟ้าเคมี) นักวิทยาศาสตร์ได้พัฒนากระดาษที่เป็น Biofuel cell ผ่านปฏิกิริยา Reduction-oxidation ได้ผลลัพธ์ออกมาเป็นพลังงานไฟฟ้าตามสัดส่วนของปริมาณของน้ำตาลกลูโคสในปัสสาวะ ข้อควรพิจารณาที่สำคัญในการออกแบบ Biofuel cell คือ จะต้องมีปริมาณปัสสาวะที่เพียงพอต่อการสร้างพลังงานไฟฟ้า รวมทั้งความเสถียรและความคงทนของอุปกรณ์ด้วย ด้วยเหตุนี้ นักวิทยาศาสตร์จึงได้พัฒนาขั้วบวกชนิดพิเศษ ซึ่งเป็นขั้วลบของ Electrochemical cell โดยใช้กระบวนการที่เรียกว่า "กราฟต์พอลิเมอไรเซชัน" (Graft Polymerization) ซึ่งจะช่วยให้อุปกรณ์สามารถยึดเหนี่ยวเอ็นไซม์ที่ตอบสนองต่อกลูโคสและโมเลกุลตัวกลางไปยังชั้นคาร์บอนที่มีรูพรุนได้อย่างแน่นหนา ซึ่งจะทำหน้าที่เป็นวัสดุนำไฟฟ้าพื้นฐานนั่นเอง

นักวิทยาศาสตร์ได้ทำการทดลอง Biosensor ที่สามารถทำงานได้ด้วยตัวเองนี้ในผ้าอ้อม โดยใช้ปัสสาวะที่ทำขึ้น (ปัสสาวะเทียม) ในระดับความเข้มข้นที่แตกต่างกัน พวกเขาใช้การสร้างพลังงานให้กับเครื่องส่งสัญญาณ Bluetooth พลังงานต่ำ และ Monitor ระดับความเข้มข้นโดยการ Remote ผ่าน Smartphone ทำให้พวกเขาพบว่า Biofuel cell สามารถตรวจจับน้ำตาลในปัสสาวะได้ในระยะอันสั้น เพียงแค่ใน 1 วินาทีเท่านั้น

“เมื่อเทียบการ monitor กลูโคสในสภาพแวดล้อมของการเป็นโรคเบาหวาน Sensor ผ้าอ้อมสามารถใช้งานโดยการ Remote เพื่อตรวจสอบลักษณะของปัสสาะได้ หากคุณได้สะสมน้ำตาลในปัสสาวะเพื่อเป็นเชื้อเพลิงไว้ล่วงหน้าก่อนแล้ว ในโรงพยาบาล หรือสถานพยาบาลเป็นสถานที่ที่มีแนวโน้มที่จะต้องตรวจสอบผ้าอ้อมเป็นช่วง ๆ อยู่แล้ว ดังนั้นอุปกรณ์ตัวนี้ได้ถูกเสนอเพื่อเป็นทางออกที่ดีที่จะช่วยลดภาระของผู้ดูแลผู้ป่วยได้อย่างดี” ดร.ชิตันดะ กล่าว

โดยสรุปแล้ว Sensor ที่ ดร.ชิตันดะ คณะได้ออกแบบและสร้างขึ้นมานั้นไม่เพียงแค่ช่วยป้องกันการเกิดโรคเบาหวาน แต่ยังช่วยบริหารจัดการการใช้ผ้าอ้อมได้อย่างมีประสิทธิมากขึ้น รวมทั้งตอบสนองได้ดี โดยไม่สร้างผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อม “เราเชื่อว่าแนวคิดการพัฒนาในการศึกษานี้ อาจจะกลายเป็นเครื่องมือที่มีความหวังอย่างมาก ในการพัฒนาขอ ง Biosensor แบบสวมใส่ที่สามารถทำงานได้ด้วยตัวเอง ” ดร.ชิตันดะ กล่าว

จากการศึกษาวิจัยนี้เราจะเห็นว่าข้าวของเครื่องใช้ในชีวิตประจำวัน บวกกับวิวัฒนาการทางเทคโนโลยี บวกกับความรู้ทางด้านการแพทย์ สามารถนำมาประยุกต์ให้เกิดประโยชน์ต่อมวลมนุษยชาติได้อย่างมาก เช่น การป้องกันการเกิดโรคเบาหวานได้ ช่วยลดการเจาะเลือด โดยการเตือนระดับน้ำตาลในเลือดทางอ้อมได้ สำหรับผู้ที่เป็นเบาหวานในระดับที่ต้องเจาะเลือดวัดน้ำตาล สิ่งเหล่านี้จะช่วยรักษาชีวิตผู้คนได้อีกมากมายในอนาคต เพราะฉะนั้นความรู้ด้าน IT จะต้องไม่หยุดนิ่ง เพราะวันนึงคุณอาจจะเป็นคนหนึ่งที่คิดค้นสิ่งประดิษฐ์ที่มีประโยชน์ต่อโลกนี้ก็เป็นได้ค่ะ ติดตามข่าวสารด้าน IT ที่น่าสนใจได้ที่ Avery IT TECH “เพราะเรื่องไอทีอยู่รอบๆตัวคุณ” ค่ะ

ขอบคุณที่มาของข่าว: • https://www.computerworld.com/article/3630779/apples-great-replacement-cycle.html • https://www.tus.ac.jp/en/mediarelations/archive/20210811_6384.html