เซนเซอร์แบบเพนต์ วัดค่า "ชีพจร-กล้ามเนื้อ" ได้เรียลไทม์ แค่ระบายสีบนผิวหนัง

นักวิจัยพัฒนา “หมึกนำไฟฟ้าแบบเพนต์” ที่สามารถระบายลงบนผิวหนังเพื่อเปลี่ยนเป็นเซนเซอร์วัดสัญญาณชีพและกล้ามเนื้อได้เรียลไทม์ เป็นอุปกรณ์การแพทย์แบบสวมใส่ที่ยกระดับการฟื้นฟูผู้ป่วยได้แนบเนียนยิ่งขึ้น

อุปกรณ์สวมใส่เพื่อสุขภาพกำลังก้าวข้ามขีดจำกัดเดิม ๆ ที่เต็มไปด้วยสายตรวจวัดระโยงระยางและสายรัดพลาสติกแข็งหนา เมื่อทีมนักวิทยาศาสตร์ประสบความสำเร็จในการคิดค้นเทคโนโลยี "เซนเซอร์แบบระบายบนผิวหนัง" หรือหมึกนำไฟฟ้าที่สามารถเพนต์เป็นลวดลายต่าง ๆ บนร่างกายได้โดยตรง ซึ่งถือเป็นก้าวสำคัญทางการแพทย์และเทคโนโลยีชีวภาพ

นวัตกรรมนี้สามารถตรวจวัดอัตราการเต้นของหัวใจและการทำงานของกล้ามเนื้อได้แบบเรียลไทม์ ช่วยให้การติดตามสุขภาพเป็นเรื่องสะดวก ไม่ระคายเคือง และเป็นธรรมชาติอย่างที่ไม่เคยมีมาก่อน ถือเป็นการเปิดประตูสู่ยุคใหม่ของการสวมใส่เทคโนโลยีติดตัวที่ยืดหยุ่นและไร้ข้อจำกัด

เทคโนโลยีหมึกนำไฟฟ้า ผสานศิลปะบนผิวหนัง

ปัญหาของเซนเซอร์สวมใส่ คือความแข็ง สวมใส่ไม่สบาย และเมื่อร่างกายมีเหงื่อออกก็มักจะหลุดลอกหรือส่งสัญญาณผิดพลาด ทีมวิจัยจึงได้พัฒนาสารผสมชนิดใหม่ที่มีลักษณะเป็นหมึกหรือแป้งเปียกนำไฟฟ้า ซึ่งใช้ส่วนผสมของวัสดุนำไฟฟ้าผสานกับพอลิเมอร์ยืดหยุ่น ทำให้สามารถใช้พู่กันวาด ตราปั๊ม หรือสเปรย์พ่นลงบนผิวหนังมนุษย์ได้ทันที หมึกนี้จะแห้งอย่างรวดเร็วที่อุณหภูมิห้องโดยไม่เกิดอันตรายต่อผิวหนัง และยังสามารถผสมสีต่าง ๆ เพื่อความสวยงาม ทำให้กลมกลืนไปกับร่างกายหรือออกแบบเป็นลวดลายแฟชั่นได้ในเวลาเดียวกัน

ประสิทธิภาพใกล้เคียงอุปกรณ์ทางการแพทย์

งานวิจัยจาก มหาวิทยาลัยเพนซิลเวเนียสเตต (Pennsylvania State University) ร่วมกับสถาบันพันธมิตร ได้รับการตีพิมพ์ในวารสาร Proceedings of the National Academy of Sciences หรือ PNAS โดยมี ศาสตราจารย์ Huanyu "Larry" Cheng และ Wanqing Zhang เป็นผู้นำทีมวิจัย เบื้องหลังการพัฒนานี้เกิดจากแนวคิดที่ต้องการลดความซับซ้อนของขั้นตอนการผลิตอุปกรณ์การแพทย์ โดยทีมวิจัยตั้งเป้าหมายที่จะสร้างเทคโนโลยีที่คนทั่วไปสามารถใช้งานได้ง่าย ต้นทุนต่ำ และปรับเปลี่ยนรูปทรงให้เข้ากับสรีระของแต่ละบุคคลได้อย่างอิสระโดยไม่มีข้อจำกัดทางกายภาพ

เปลี่ยน "สี" ให้กลายเป็นเซนเซอร์บนผิวหนัง

ความแตกต่างของเซนเซอร์แบบเพนต์เมื่อเทียบกับแผ่นแปะตรวจคลื่นไฟฟ้าหัวใจ (ECG) หรือสายรัดสุขภาพทั่วไป คือความสามารถในการยึดเกาะกับรอยย่นของผิวหนังได้อย่างสมบูรณ์แบบ แม้ขณะเคลื่อนไหว ร่างกายเหงื่อออก หรือมีการยืดหดของกล้ามเนื้อ เซนเซอร์ชนิดนี้ก็ยังคงรับส่งสัญญาณไฟฟ้าชีวภาพได้อย่างแม่นยำไร้รอยต่อ นอกจากนี้ เมื่อใช้งานเสร็จสิ้น ผู้ใช้สามารถล้างทำความสะอาดออกได้ง่ายดายด้วยน้ำสบู่หรือเช็ดออกโดยไม่ทิ้งสารตกค้างหรือสร้างบาดแผลให้กับผิวหนังที่บอบบาง

ยกระดับการควบคุมอวัยวะเทียม

เทคโนโลยีนี้ไม่ได้มีประโยชน์เพียงแค่การติดตามสุขภาพประจำวันของสายฟิตเนสหรือนักกีฬาเท่านั้น แต่ยังสร้างผลกระทบเชิงบวกอย่างมหาศาลต่อบุคลากรทางการแพทย์และผู้ป่วย โดยเฉพาะผู้สูงอายุและเด็กเล็กที่ไม่สะดวกกับการติดอุปกรณ์เทอะทะ นอกจากนี้ ในกลุ่มผู้พิการ หมึกนำไฟฟ้านี้สามารถวาดลงบนบริเวณแขนหรือขาเพื่อจับสัญญาณการหดตัวของกล้ามเนื้อได้อย่างละเอียด ส่งผลให้การส่งสัญญาณไปควบคุมอวัยวะเทียม (Prosthetic Devices) มีความแม่นยำ แม่นยำ และเป็นธรรมชาติมากกว่าเดิมหลายเท่า

แนวโน้มการใช้งานจริงในอนาคต

ทีมวิจัยตั้งเป้าที่จะพัฒนาหมึกนำไฟฟ้านี้ให้สามารถส่งสัญญาณแบบไร้สายไปยังสมาร์ตโฟนหรือระบบคลาวด์ทางการแพทย์ได้โดยตรง รวมถึงการเพิ่มคุณสมบัติในการตรวจวัดค่าทางชีวเคมีอื่น ๆ เช่น ระดับน้ำตาลในเหงื่อ หรือค่าความเป็นกรด-ด่างของร่างกาย ซึ่งจะช่วยให้การวินิจฉัยโรคทางไกล (Telemedicine) มีประสิทธิภาพมากขึ้น และลดภาระการเดินทางไปโรงพยาบาลของผู้ป่วยได้อย่างยั่งยืน

นวัตกรรมเซนเซอร์แบบเพนต์บนผิวหนัง เป็นการเปลี่ยนหมึกนำไฟฟ้าให้กลายเป็นอุปกรณ์ตรวจวัดสุขภาพที่สะดวก ยืดหยุ่น และปลอดภัย ไม่เพียงแต่จะช่วยยกระดับคุณภาพชีวิตของผู้ป่วย ผู้สูงอายุ และผู้ใช้อวัยวะเทียมเท่านั้น แต่ยังเป็นรากฐานสำคัญในการพัฒนาเทคโนโลยีเฮลท์แคร์แห่งอนาคต ที่ทำให้การดูแลสุขภาพกลายเป็นเรื่องใกล้ตัว เข้าถึงง่าย และกลมกลืนไปกับชีวิตประจำวันของทุกคน

เรียบเรียงโดย ขนิษฐา จันทร์ทร

ที่มาข้อมูล: psu, popsci, techbriefs 
ที่มาภาพ: psu
“รอบรู้ ดูกระแส ก้าวทันโลก” ไปกับ Thai PBS Sci & Tech