บทความ

การตรวจวัดค่าความเป็นกรด-ด่างแลคเตท ผ่านตัวรับรู้บนสิ่งทอจากเหงื่อ

IMG_6619

การตรวจวัดค่าความเป็นกรด-ด่างแลคเตท ผ่านตัวรับรู้บนสิ่งทอจากเหงื่อ

ในช่วงที่ทุกคนเริ่มใส่ใจกับสุขภาพมากขึ้น ทั้งการทานอาหารที่มีประโยชน์ พักผ่อนให้เพียงพอ รวมไปถึงการออกกำลังกาย ถือว่าเป็นแนวปฏิบัติพื้นฐานที่ส่งผลให้สุขภาพดีขึ้นในอนาคต แต่หากปฏิบัติจนมากเกินขีดความสามารถของร่างกาย ก็อาจทำให้ได้รับบาดเจ็บในระยะยาว อย่างเช่น การออกกำลังกายด้วยท่าที่ไม่ถูกต้อง กล้ามเนื้อหดเกร็งเกิดตะคริว หรืออาจจะหมดสติจากการออกกำลังกายเป็นเวลานานเกินไป เป็นต้น

นอกจากบุคคลธรรมดาที่ชื่นชอบในการออกำลังกายแล้ว สำหรับนักกีฬามืออาชีพ การรับรู้ขีดความสามารถของสมรรถภาพร่างกายเป็นสิ่งที่จำเป็นอย่างมาก โดยต้องรักษาความสามารถด้านพละกำลังของร่างกายเพื่อใช้ในการแข่งขันและป้องกันไม่ให้ตัวเองบาดเจ็บขณะฝึกซ้อม ดร.นาฏนัดดา รอดทองคำ จากสถาบันวิจัยโลหะและวัสดุ จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย จึงคิดค้นต้นแบบงานวิจัยที่สามารถช่วยบ่งชี้สภาพร่างกายขณะออกกำลังกายเบื้องต้น เพื่อลดโอกาสในการบาดเจ็บของร่างกายขณะออกลังกาย ด้วย “ตัวรับรู้เชิงสีบนสิ่งทอแบบไม่เจาะผ่านผิวหนังสำหรับตรวจวัดค่าความเป็นกรด-ด่างแลคเตทในเหงื่อ”

“เราต้องการพัฒนาเซ็นเซอร์หรือตัวตรวจวัดที่ติดกับเสื้อผ้าหรืออุปกรณ์ที่ใช้ในชีวิตประจำวันได้ โดยที่ทำการตรวจวัดแบบไม่ต้องผ่านกระบวนการเจาะเลือด ซึ่งปัจจุบันการเจาะเลือดโดยวินิจฉัยโรคมีข้อจำกัดหลายอย่าง คือ เราไม่สามารถทำได้ด้วยตนเอง เสี่ยงต่อการติดเชื้อ จึงสนใจการตรวจผลสารผิดปกติต่าง ๆ ในร่างกายจากเหงื่อแทน โดยหาค่าความเป็นกรด-ด่างของเหงื่อและแลคเตท ซึ่งเชื่อมโยงกับค่าเมตาบอลิซึมขณะออกกำลังกาย ใช้กับคนปกติหรือนักกีฬาก็ได้ ส่วนแลคเตทจะบอกความผิดปกติของกล้ามเนื้อหรือกล้ามเนื้ออ่อนแรง เช่น ในขณะวิ่งเราอาจจะเป็นตะคริว เป็นเหน็บชาขณะแข่งกีฬา เป็นต้นค่ะ” ดร.นาฏนัดดา กล่าว

ตัวรับรู้ต้นแบบเป็นแถบผ้าขนาดเล็ก โดยใช้หลักการของ ‘wearable sensors’ คือ ทำให้ผู้สวมใส่ไม่รู้สึกว่าสวมใส่อะไรที่ผิดปกติไปจากชีวิตประจำวัน สามารถประเมินภาวะเมตาบอลิซึมที่ผิดปกติของร่างกายโดยแปรจากค่า pH สังเกตได้จากการเปลี่ยนสีบนแถบผ้า จากค่า pH1 สีแดง ไปจนถึงค่า pH14 ที่เป็นสีเขียว และสามารถประเมินภาวะกล้ามเนื้ออ่อนแรงจากปริมาณแลคเตท ด้วยตัวอย่างจากเหงื่อเดียวกันหรือวัดค่าพร้อมกับการหาค่า pH ได้ โดยสีบนแถบผ้าจะเปลี่ยนจากสีม่วงอ่อนไปเป็นสีม่วงเข้ม ด้วยขนาดของอุปกรณ์ที่มีขนาดเล็ก จึงทำให้พกพาได้สะดวก สามารถวัดผลและตรวจค่าได้ทันทีขณะฝึกซ้อม อีกทั้งวัสดุผลิตจากผ้าทำให้ซึมซับเหงื่อได้ดี คงทนแข็งแรงไม่ฉีกขาดง่าย ผ่านการทดสอบแล้วว่าไม่ก่อให้เกิดการระคายเคืองต่อผิวหนัง วัดผลได้ด้วยตาเปล่า หรือเพื่อความแม่นยำก็สามารถใช้รวมกับอุปกรณ์ตรวจผลโดยใช้น้ำเหงื่อเพียงหนึ่งหยดก็สามารถวัดค่าได้ (10 ไมโครลิตร หรือ 0.01 มิลลิลิตร) ซึ่งในอนาคตจะมีการพัฒนาต่อยอดไปถึงการตรวจวิจัยโรคแบบต่าง ๆ เพื่อลดค่าใช้จ่ายและความเจ็บปวดจากการเจาะเลือดเพื่อวินิจฉัยโรค

“แพรตฟอร์มแรกที่วัดค่าความเป็นกรด-ด่างของเหงื่อและแลคเตท อาจจะบอกแค่ภาวะผิดปกติในชีวิตประจำวัน แต่ยังไม่ได้บ่งชี้โรคที่มีความสำคัญมากถึงชีวิต ต่อไปเราจะพัฒนาให้มีการวัดสารสำคัญมากขึ้น และพัฒนาให้มีขนาดเล็กลง เช่น พัฒนาการตรวจผ่านเส้นด้าย ซึ่งต้นทุนจะต่ำลง รวมถึงการพัฒนาไปสู่การวินิจฉัยโรคอื่น ๆ ด้วย เช่น เบาหวาน นิ่ว (วัดจาดยูริก ยูเรีย โดยการเปลี่ยนไบโอมาร์คเกอร์เป็นแพรตฟอร์มใหม่ เป็นยูริก ยูเรีย กลูโคต เป็นต้น) ต่อไปคนที่เป็นเบาหวานก็วัดได้โดยไม่ต้องเจาะเลือดที่ปลายนิ้ว ไม่ต้องเจ็บแล้วค่ะ

ท้ายที่สุดแล้วเราต้องการให้มันชิ้นเล็กที่สุด ต้นทุนต่ำที่สุด และสามารถใช้ได้โดยทั่วไป ที่สำคัญสามารถพลิกโฉมทางการแพทย์โดยการวินิจฉัยโรคแบบไม่ต้องเจาะเลือด อาจจะช่วยคำนวณช่วงเวลาออกกำลังกาย การหลั่งสารในร่างกาย และการเก็บค่าทดสอบที่มีมาตรฐาน นอกจากนี้เรายังพัฒนาไปถึงการนำไปใช้ร่วมกับนาฬิกาหรือสมาร์ทวอส ที่สามารถวัดสารที่หลั่งจากร่างกายได้ ซึ่ง ‘chemical sensors’ เป็นนวัตกรรมใหม่ที่ยังไม่มีการใช้ในท้องตลาด เป็นอุปกรณ์รับรู้แบบสวมใส่ เวลาใช้ก็จะต้องดึงสติฟ (แถบผ้าที่ใช้วัด) และเปลี่ยนใหม่ทุกทั้ง สามารถอ่านค่าออกมาเป็นเลขได้เหมือนสมาร์ทวอสที่จับอัตราความเร็วของชีพจรได้ เป็นต้นค่ะ”

ดร.นาฏนัดดา รอดทองคำ

สถาบันวิจัยโลหะและวัสดุ