นักวิจัยญี่ปุ่นพัฒ้านาฬิกาอัจฉริยะตรวจจับเหงื่อรุ่นใหม่ สามารถติดตามการเปลี่ยนแปลงโซเดียมและโปแทสเซียมในเหงื่อได้แบบเรียลไทม์

นักวิจัยญี่ปุ่นได้พัฒนาตัวตรวจจับแบบสายรัดข้อมือ ซึ่งในช่วงทดสอบที่แท้จริงบนสถานที่ก่อสร้าง สามารถติดตามสัญญาณโซเดียมและโปแทสเซียมที่เกี่ยวข้องกับเหงื่อได้สำเร็จ ต่อเนื่องเป็นเวลา 2 ชั่วโมง 45 นาที อุปกรณ์สวมใส่ชนิดนี้ได้รับการพัฒนาโดย Tokyo Institute of Technology รวมถึงอิเล็กโตรดพิมพ์ ชั้นเก็บเหงื่อ และอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ไร้สาย เพื่อติดตามการเปลี่ยนแปลงองค์ประกอบเคมีของเหงื่อขณะที่บุคลากรทำงาน แตกต่างจากเซ็นเซอร์พิมพ์แบบดั้งเดิม ระบบนี้ใช้อิเล็กโตรดอ้างอิงแบบจุดติดต่อของเหลว ซึ่งออกแบบให้สามารถคงที่ได้อย่างรวดเร็ว ไม่ต้องใช้เวลาเตรียมการนานจึงจะได้ค่าอ่านที่คงที่

ตัวต้นแบบได้รับการทดสอบระหว่างกิจวัตรประจำวันของแรงงานก่อสร้างคนหนึ่ง รวมถึงการเคลื่อนไหว การพักผ่อน การดื่มน้ำ และการรับประทานอาหาร นักวิจัยระบุว่าผลลัพธ์แสดงให้เห็นว่าระบบดังกล่าวสามารถเก็บรวบรวมและส่งสัญญาณที่เกี่ยวข้องกับเหงื่อได้นอกสภาพแวดล้อมห้องปฏิบัติการ เซ็นเซอร์ทำงานโดยการวัดการเปลี่ยนแปลงแรงดันไฟฟ้าที่เกี่ยวข้องกับไอออนโซเดียมและโปแทสเซียมในเหงื่อ แร่ธาตุเหล่านี้มีส่วนร่วมในกระบวนการทางสรีรวิทยาหลายอย่าง ทำให้กลายเป็นเป้าหมายที่มีประโยชน์สำหรับการวิจัยการติดตามสวมใส่ เซ็นเซอร์ประเภทนี้พึ่งพาอิเล็กโตรดอ้างอิงเพื่อให้เกณฑ์ไฟฟ้าที่คงที่ หากไม่มีอิเล็กโตรดอ้างอิง การเปลี่ยนแปลงแรงดันไฟฟ้าจะไม่สามารถเชื่อมโยงกับการเปลี่ยนแปลงความเข้มข้นของไอออนได้อย่างน่าเชื่อถือ

การทดสอบระบบและหลักการทำงาน

อิเล็กโตรดอ้างอิงพิมพ์แบบดั้งเดิมต้องใช้เวลานานค่อนข้างมากในการคงตัว จำกัดความเป็นประโยชน์ในระบบสวมใส่ที่ออกแบบสำหรับการวัดต่อเนื่อง เพื่อเหตุผลนี้ นักวิจัยจึงบูรณาการอิเล็กโตรดอ้างอิงแบบจุดติดต่อของเหลวพิมพ์แบบสกรีนที่มีซิลิกาไดออกไซด์ วัสดุนี้อนุญาตให้น้ำเข้าไปในชั้นแอลกอไลต์ ช่วยให้อิเล็กโตรดบรรลุศักย์วัดที่คงที่ได้โดยไม่ต้องปรับล่วงหน้านานๆ อุปกรณ์ยังประกอบด้วยอิเล็กโตรดเลือกโซเดียมและอิเล็กโตรดเลือกโปแทสเซียมที่แยกจากกัน ทำให้สามารถตอบสนองต่อไอออนทั้งสองชนิดพร้อมกัน ด้านบนของอิเล็กโตรดมีชั้นผ้าและเส้นใยดูดซับซูเปอร์ ช่วยเก็บเหงื่อ รักษาพื้นที่ตรวจจับให้ชื้น และขนส่งตัวอย่างไปยังเซ็นเซอร์

องค์ประกอบเหล่านี้เชื่อมต่อกับหน่วยอิเล็กทรอนิกส์แบบสายรัดข้อมือที่สั่งทำพิเศษ ซึ่งประมวลผลสัญญาณ ส่งข้อมูลแบบไร้สายไปยังคอมพิวเตอร์ และบันทึกผลการวัดไว้ในการ์ด microSD นักวิจัยระบุว่าการรวมองค์ประกอบเหล่านี้เข้าด้วยกัน ไม่ใช่การพัฒนาวัสดุอิเล็กโตรดใหม่ ที่เป็นความก้าวหน้าด้านวิศวกรรมหลัก

การทดสอบในพื้นที่และการประยุกต์ใช้ในอนาคต

ทีมงานได้ทดสอบระบบครบถ้วนบนสถานที่ก่อสร้างที่กำลังดำเนินการ ผู้เข้าร่วมสวมอุปกรณ์ขณะทำกิจวัตรปกติประมาณ 165 นาที ในช่วงทดสอบ เซ็นเซอร์รับสัญญาณที่ตอบสนองต่อโซเดียมและโปแทสเซียมอย่างต่อเนื่อง ค่าอ่านเหล่านี้ถูกส่งไปยังคอมพิวเตอร์ใกล้เคียงและบันทึกในเครื่อง รองศาสตราจารย์ Shida Isamu จาก Tokyo Institute of Technology กล่าวว่า "ความสำเร็จหลักของงานนี้ไม่อยู่ที่การเสนอวัสดุอิเล็กโตรดใหม่ แต่อยู่ที่การบูรณาการอิเล็กโตรดพิมพ์ กลไกการขนส่งตัวอย่าง และวงจรวัดแบบไร้สาย แสดงให้เห็นถึงความเป็นไปได้ในสภาพแวดล้อมจริง"

การทดสอบในพื้นที่ครั้งนี้มีเพียงผู้เข้าร่วมคนเดียว นักวิจัยเน้นว่าสัญญาณเหล่านี้ยังไม่ได้ผ่านการตรวจสอบเพื่อให้สามารถวัดปริมาณความเข้มข้นของอิเล็กโทรไลต์ในเหงื่อได้อย่างแม่นยำ จำเป็นต้องมีการทดสอบเพิ่มเติมภายใต้เงื่อนไขการหลั่งเหงื่อที่ควบคุมได้ ก่อนจะสามารถสนับสนุนการประเมินภาวะการดูดซับน้ำหรือการติดตามสุขภาพได้อย่างน่าเชื่อถือ ทีมวิจัยเชื่อว่าการผลิตอิเล็กโตรดพิมพ์จะทำให้ระบบสวมใส่คล้ายกันสามารถผลิตในปริมาณมากด้วยต้นทุนต่ำได้ในที่สุด การประยุกต์ใช้ที่เป็นไปได้รวมถึงการติดตามแรงงานบนสถานที่ก่อสร้างและโรงงาน รวมถึงนักกีฬาและผู้ออกกำลังกายกลางแจ้งในสภาพอากาศร้อน งานวิจัยนี้ตีพิมพ์ใน ACS Omega

ศักยภาพของเทคโนโลยีสวมใส่ในการติดตามสุขภาพ

การพัฒ้านาฬิกาอัจฉริยะตรวจจับเหงื่อรุ่นใหม่นี้ แสดงให้เห็นถึงศักยภาพของเทคโนโลยีสวมใส่ในด้านการติดตามสุขภาพ ผ่านการติดตามการเปลี่ยนแปลงของอิเล็กโทรไลต์ในเหงื่อแบบเรียลไทม์ อุปกรณ์ประเภทนี้สามารถให้ข้อมูลทางสรีรวิทยาที่สำคัญแก่แรงงานและนักกีฬา ช่วยให้พวกเขาจัดการภาวะการดูดซับน้ำและสภาพสุขภาพได้ดียิ่งขึ้น 儘管การทดสอบในปัจจุบันยังต้องการการตรวจสอบเพิ่มเติม แต่การบูรณาการเทคโนโลยีที่สำเร็จนี้คาดว่าจะขับเคลื่อนการประยุกต์ใช้ในอุตสาหกรรมต่างๆ ในอนาคต โดยเฉพาะในสภาพแวดล้อมการทำงานและการออกกำลังกายที่มีความเข้มข้นสูง