นวัตกรรมที่ทำให้ชีวิตง่ายยิ่งขึ้น

          ในปัจจุบันเทคโนโลยีทางการแพทย์นั้น ทันสมัยและก้าวไกลมากยิ่งขึ้น ทำให้สะดวกสบายต่อการใช้บริการเป็นอย่างมาก ยกตัวอย่างเช่น ง่ายๆเลยที่เป็นเทคโนโลยีทางการแพทย์สมัยนี้ และ สะดวกสบาย เช่น การส่องกล้อง(Endoscopy) ที่แพทย์จะเอากล้องไมโครสโคปขนาดเล็กติดอยู่ที่หัวพร้อมเครื่องมือ อย่างเช่น ใบ มีด หรือความร้อนที่ทำให้เลือดหยุด เพื่อทำการรักษาผู้ป่วยที่มีปัญหาเกี่ยวกับโรคทางเดินอาหารได้ โดยที่แตกก่อนจะเป็นการกลืนแป้งเพื่อดูความผิดปกติในร่างกาย ซึ่งจะแสดงผลด้วยคลื่นอินฟาเรดออกมา ถ้าตรงนั้นมีความผิดปกติเกิดขึ้น รวมถึงการผ่าตัดใหญ่ ที่แตกก่อนจะเป็นการผ่าตัดแบบเปิดหน้าท้องอย่างเดียว ซึ่งสมัยนี้ก็มีการผ่าตัดแบบส่องกล้อง(Endoscopic) ซึ่งจะมีทั้งอุปกรณ์ทางการแพทย์มากมาย ไม่ว่าเป็น มีด เข็มเย็บเนื้อ ไฟฉาย รวมถึงกล้องไมโครสโคปที่ทำให้แผลผ่าตัดของคนไข้เล็กนิดเดียว เวลาพักฟื้นใน โรงพยาบาลก็ใช้เวลาน้อย สามารถกลับบ้านได้เลย หรือ ในชีวิตประจำวันของคนเรามากมายที่มีเทคโนโลยีที่ทันสมัยมาเกี่ยวข้องอย่างมากมาย อย่างที่เป็นกระแสหลักๆเลยคือ สมาร์ทโฮม หรือ บ้านอัจฉริยะ ไม่ว่าจะเป็นการเปิด ปิด ไฟอัตโนมัติ ที่มีเซนเซอร์ตรวจจับวัตถุและการเคลื่อนไหว ที่ติดไว้กับตัวเครื่อง อีกทั้งที่เราสามารถเห็นและสังเกตุได้จากรอบตัวของเราเลย คือ สมาร์ทวอช ทั้งหลาย ช่วยในการตรวจจับคลื่นหัวใจ หรือ ตรวจวัดการเผาพลาญในร่างกายของเรา            ที่กล่าวมาทั้งหมดล้วนแต่เป็นเทคโนโลยีอำนวยความสะดวกให้กับทางการแพทย์ และ เทคโนโลยีที่มีอยู่ในชีวิตประจำวันรอบตัวเราอย่างมากมาย รวมถึงมีการคิดค้นเพิ่มเติมขยายต่อออกไป ยกตัวอย่างเช่น งานวิจัยที่กำลังจะกล่าวถึงต่อไปนี้ เป็นการวัดการหายใจเพียงแค่สวมอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่ข้อมือ คล้ายๆกับผ้าสวมที่ข้อมือเวลาออกกำลังกาย ที่มีความบาง และ หยืดหยุ่นได้ง่าย ซึ่งอุปกรณ์วัดการหายใจนี้จะนำไปใช้ใน ทั้งทางการแพทย์ ชีวการแพทย์ หรือ จะเป็นได้ทั้งที่สวมข้อมือเพื่อตรวจวัดการหายใจเมื่อยามไปออกกำลังกาย หรือ ใช้ชีวิตประจำวันได้อีกด้วย โดยที่หลักการนั้นจะใช้ความซึมซาบของแก๊ส(gas permeability) ที่ออกมาจากเหงื่อ และ ส่วนประกอบทางออร์แกนิกไฟฟ้าที่ระเหยออกมาจากผิวหนังของเรา


          โดยที่เครื่องอิเล็กทรอนิกส์สำหรับวัดการหายใจนี้ ทีมวิจัยจากสถาบัน  North Carolina State University ได้ทำการศึกษาวิธีการและขั้นตอนในการทำเจ้าเครื่องนี้ โดยที่พวกเขาเรียกว่า ขั้นตอนการวัดการหายใจโดยที่ วัสดุที่ใช้ทำอุปกรณ์เครื่องวัดกายหายใจนั้นจะผลิตมาจาก ฟิลม์แบบโพลิเมอร์ และหลังจากนั้นนำฟิลม์ที่สังเคราะห์จากโพลิเมอร์นั้นแล้วเสร็จ ไปเคลือบผิวด้วยเทคนิคการจุ่มที่สารละลายของเงินที่มีเส้นใยนาโน และหลังจากนั้นนำวัสดุที่ผ่านการสังเคราะห์โพลิเมอร์และเคลือบผิว มาอัดความร้อนเข้ากับตัววัสดุอุปกรณ์เพื่อนำไปทดสอบในขั้นตอนต่อไป


          หลังจากที่ได้ผ่านขั้นตอนการสังเคราะห์และเคลือบผิวเสร็จแล้วนั้น จากนั้นมาทำการทดสอบที่ตัววัสดุฟิลม์แบบโพลิเมอร์ ปรากฏว่า ผลลัพธ์ที่ได้เป็นที่น่าพึงพอใจเป็นอย่างมาก ไม่ว่าจะเป็นสมบัติการนำไฟฟ้า คุณสมบัติทางการส่องผ่าน และ ความซึบซาบระหว่าง น้ำกับไอน้ำ นั้นได้เป็นอย่างดี เพราะว่า คุณสมบัติของวัสดุเงินแบบเส้นใยนาโนนั้นที่ได้ถูกรวมเข้ากันกับผิวโพลิเมอร์ที่ได้ถูกอัดผ่านความร้อน จะทำให้มีคุณสมบัติที่คงที่ในการทดสอบเหงื่อที่ออกมาจากผิวหนังนั้นได้ดี แถมระยะการใช้งานนั้นยาวได้อีกด้วย อีกทั้งที่ตัวผิวของวัสดุนั้น ยังมีความบางมากในระดับเพียงแค่ไมโครมิตเตอร์ ที่ยังช่วยในเรื่องการสัมผัสระหว่างพื้นผิวนั้นได้ดีขึ้น ไม่ยุ่งยาก อีกทั้งยังมีคุณสมบัติที่ซ่อนอยู่ ซึ่งจะเป็นในส่วนช่วยลดสัญญาณรบกวน หรือ Noise Cancellingที่เกิดขึ้นบริเวณบนอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์นั้นได้ดีขึ้นอีกด้วย

             อุปกรณ์สวมใส่เหล่านี้มีความสามารถที่จะนำไปประยุกต์ใช้ในการศึกษาหลายๆทางได้ด้วยกัน ซึ่งต่อไปทีมวิจัยจะพัฒนาวัสดุให้เป็นขั้วชนิดแบบแห้ง เพื่อที่จะใช้ในการวัดอัตราการเต้นของหัวใจ หรือ (ECG) และการวัดของกล้ามเนื้อหรือที่เรียกว่า (EMG) ซึ่งอุปกรณ์วัดเซนเซอร์เหล่านี้ในต่อไปอนาคตข้างหน้า จะเป็นการนำระบบ Human-machine Interface มาใช้ในการวิเคราะห์ท่าทาง รวมถึงอัตราการหายใจ การขยับตัวให้ได้เห็นภาพกว่ามากยิ่งขึ้นต่อไปได้ในอนาคต ไม่ว่าจะเป็น การตรวจจับการหลับใน หรือ driver assistance drowsiness โดยใช้หลักการface recognition หรือ face detection ที่ใช้ในการตรวจจับ การกระพริบตาของคนขับ ซึ่งมีงานวิจัยออกมาว่า เมื่อเราเกิดอาการง่วงนอน คล้ายจะหลับใน จะมีอัตราการกระพริบตาที่ถี่มากกว่าปกติ รวมถึงมีการปล่อยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ออกมาจากทางลมหายใจ เป็นลักษณะละอองฝอยมากยิ่งขึ้น รวมทั้งลักษณะตำแหน่งของศรีษะที่เมื่อจะเกิดการหลับใน ศรีษะของคนเรานั้นจะเกิดการเอียงเอนไปในทิศทางใดทางนึงซึ่งหลังจากนั้นจะมีสัญญาณเตือนให้คนขับรู้ตัวว่า กำลังจะหลับในนะจากเครื่องตรวจจับ ซึ่งบางท่านพออ่านมาถึงตรงนี้แล้ว อาจจะสงสัยอะไรคือ EMG ECG กันแน่ มาเชิญรับชมต่อได้ทิ้งทายบทความนี้

             EEG EMG ECG ซึ่งตัวย่อพวกนี้มาจาก สัญญาณชีวภาพ(Bio-signal) ที่เกิดขึ้นภายในตัวของเรา โดยที่เมื่อหัวใจเราเต้นจะมีสัญญาณปล่อยออกมาที่ความถี่นึง การกระพริบดวงตาของเราจะมีการปล่อยคลื่นความถี่ออกมาในอีกความถี่นึงเช่นกัน ซึ่งสัญญาณเรานี้เราจะวัดโดยใช้ศาสตร์ทั้งสองแขนงระหว่าง ไฟฟ้ากับชีววิทยาร่างกายมนุษย์ เพื่อมาศึกษาและวิเคราะห์ พฤติกรรมมนุษย์ที่ส่งผลต่อการกระทำที่จะเกิดขึ้นในต่อๆไป ซึ่งในการวัดคลื่นสัญญาณไฟฟ้าชีวภาพนี้ จะเป็นการวัดที่กระแสไฟฟ้าที่มีอยู่ในตัวมนุษย์นั้นมาวิเคราะห์ รวมถึงศักย์ไฟฟ้าที่บนผิวหนัง รวมถึงสื่อเส้นใยประสาทที่อยู่ในตัวของเราซึ่งจะมีการปล่อยกระแสไฟฟ้าออกมา ซึ่ง EEG(electroencephalogram) นั้นจะเป็นการวัดสัญญาณของคลื่นสมองว่า มีความผิดปกติอะไรไหม โดยที่จะติดตั้งเครื่องวัดEEGนั้นระหว่างขมับทั้งสองข้าง ส่วนECG(electrocardiogram)นั้นจะเป็นการวัดช่วงคลื่นหัวใจโดยที่จะติดตั้งบริเวณแขน เพื่อตรวจการทำงานการเต้นของหัวใจ รวมทั้งเหงื่อ และอากาศ ดั่งที่งานวิจัยข้างบนได้ศึกษา และสุดท้าย EMG(electromyogram จะเป็นการวัดการทำงานของกล้ามเนื้อเหมาะสำหรับนักกีฬา ที่อยากทดสอบสภาพร่างกายว่าพร้อมสำหรับ การแข่งขันที่จะเกิดขึ้นได้หรือไม่ ซึ่งในแต่ละอุปกรณ์นั้นจะมี สัญญาณแอมพลิจูด และ แบนด์วิท ที่แตกต่างกันดังต่อไปนี้

             ซึ่งในแต่ละอุปกรณ์นั้นจะมีหลักการทำงานที่แตกต่างกันไป ตามสภาพการใช้งานซึ่งนอกจากจะสามารถนำมาใช้กับทางการแพทย์ เพื่อวัดอัตราการเต้นของหัวใจโดยที่เราไม่ต้องยุ่งยากกับการใช้เครื่องมือมากมายในการตรวจ การหยุดหายใจระหว่างหลับ อีกทั้งยังสามารถนำไปติดตั้งเป็น อุปกรณ์Gadget ที่เราเห็นได้ทั่วไป ใน ปัจจุบัน อย่างเช่น Apple Watch ในแต่ละซีรี่ย์ ที่มีการฝังชิพจำพวก ECGไว้ที่ตัวนาฬิกา เพื่อวัดอัตราการเต้นหัวใจ ถ้าเกิดมีอัตราการเต้นของหัวใจที่ผิดนั้น ตัวนาฬิกาApple watch จะส่งสัญญาณไปที่ โรงพยาบาลอยู่ใกล้ให้มารับคนไข้ ไปรักษาได้ทันเวลา ดั่งที่เกิดขึ้นในข่าวของ สหรัฐอเมริกา ที่ผ่านมาไม่นานมานี้ อีกทั้งอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์สวมใส่เพื่อวัดอัตราการหายใจ การเต้นหัวใจต่างๆ จะยังได้รับการพัฒนาและปรับปรุง เพื่อลดสัญญาณรบกวน เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพในการวัดให้ดียิ่งขึ้น อีกทั้งพัฒนาวัสดุให้บางและเบายิ่งขึ้น เหมาะสำหรับการใส่ออกไปทำกิจกรรมต่างๆในอนาคตได้อีกด้วย
 

ที่มา

• https://www.researchgate.net/figure/Patient-s-PSG-recording-Abbreviations-ECG-electrocardiography-EEG_fig1_224848160
• https://phys.org/news/2020-04-breathable-electronics-pave-functional-wearable.html
• https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsnano.0c00906
• https://www.masterbond.com/techtips/importance-optical-transmittance