มหาวิทยาลัยเท็กซัสฯ เปิดตัวเซ็นเซอร์สวมใส่ ตรวจจับภาวะขาดน้ำแบบเรียลไทม์

มหาวิทยาลัยเท็กซัส ออสติน (University of Texas) สหรัฐอเมริกา พัฒนานวัตกรรมเทคโนโลยีทางการแพทย์ เซ็นเซอร์แบบสวมใส่สำหรับตรวจสอบภาวะขาดน้ำ เซ็นเซอร์ดังกล่าวได้รับการออกแบบมาเพื่อแจ้งเตือนผู้ใช้งานเมื่อระดับน้ำในร่างกายลดลงถึงระดับที่อันตราย คล้ายคลึงกับสัญญาณเตือนน้ำมันต่ำในรถยนต์ เทคโนโลยีนี้เป็นประโยชน์สำหรับการใช้งานที่หลากหลาย ใช้ได้หลายกลุ่ม ตั้งแต่นักกีฬาไปจนถึงเจ้าหน้าที่กู้ภัย และผู้ป่วยที่มีความจำเป็นทางการแพทย์เฉพาะ

ความสำคัญของการตรวจวัดภาวะขาดน้ำ

ภาวะขาดน้ำเป็นสภาวะที่ร่างกายสูญเสียน้ำและของเหลวมากกว่าที่ได้รับเข้าไป แม้ว่าคำแนะนำเรื่องปริมาณน้ำที่เหมาะสมจะแตกต่างกันไป แต่สัญญาณของภาวะขาดน้ำเป็นที่ยอมรับกันในวงการแพทย์ โดยอาการเริ่มต้นได้แก่ กระหายน้ำอย่างรุนแรง วิงเวียนศีรษะ และอ่อนเพลีย หากไม่ได้รับการแก้ไขอย่างทันท่วงที อาจนำไปสู่อาการที่รุนแรงขึ้น เช่น หัวใจเต้นเร็ว ความดันโลหิตต่ำ สับสน เพ้อคลั่ง และในกรณีร้ายแรงที่สุดคือภาวะช็อก หนึ่งในอาการที่ไม่เด่นชัดของภาวะขาดน้ำคือความสามารถในการนำไฟฟ้าของเนื้อเยื่อในร่างกายลดลง ซึ่งสำหรับการวัดค่าความต้านทานทางไฟฟ้าของเนื้อเยื่อในร่างกายมีเทคนิคทางชีวการแพทย์ที่ใช้วัดที่รู้จักกันคือ ไบโออิมพีแดนซ์ (Bioimpedance) 

หลักการทำงานและผลการวิจัย

นักวิจัยจากมหาวิทยาลัยเท็กซัส ออสติน ได้ประยุกต์ใช้หลักการไบโออิมพีแดนซ์ หรือเทคนิคที่ตรวจวัดว่ากระแสไฟฟ้าไหลผ่านร่างกาย เพื่อประเมินระดับน้ำในร่างกาย ในการพัฒนาเซ็นเซอร์ขนาดพกพาที่ทำงานด้วยแบตเตอรี่ อุปกรณ์นี้สามารถติดเข้ากับบริเวณต้นแขน ส่งกระแสไฟฟ้าที่ไม่สามารถตรวจจับได้ผ่านเนื้อเยื่อ และทำการวัดค่าความต้านทานที่เกิดขึ้น ข้อมูลที่ได้จะถูกส่งแบบไร้สายไปยังสมาร์ทโฟนอย่างต่อเนื่อง เพื่อให้ผู้ใช้งานสามารถติดตามระดับน้ำในร่างกายได้แบบเรียลไทม์ ทั้งนี้การไหลของกระแสไฟฟ้าผ่านร่างกายขึ้นอยู่กับปริมาณน้ำในเนื้อเยื่อ เพราะน้ำเป็นตัวนำไฟฟ้าที่ดี ดังนั้นเนื้อเยื่อที่มีความชุ่มชื้นจะยอมให้กระแสไฟฟ้าไหลผ่านได้ง่ายกว่า ในขณะที่เนื้อเยื่อที่ขาดน้ำจะต้านทานการไหลของกระแสไฟฟ้า 

ดังนั้นในการทดสอบประสิทธิภาพของอุปกรณ์ นักวิจัยได้ทำการทดลอง ในสภาพการใช้ชีวิตจริงของผู้เข้าร่วมตลอด 24 ชั่วโมง โดยการทำให้กลุ่มอาสาสมัครเกิดภาวะขาดน้ำ จากนั้นได้นำตัวอย่างปัสสาวะมาวิเคราะห์ร่วมกับการวัดค่าจากเซ็นเซอร์ ผลการวิจัยแสดงให้เห็นถึงความสัมพันธ์ที่ชัดเจนระหว่างเครื่องหมายทางเคมีของการขาดน้ำกับการวัดที่ได้จากเซ็นเซอร์ ซึ่งยืนยันถึงความแม่นยำและเชื่อถือได้ของเทคโนโลยี โดยเซ็นเซอร์นี้สามารถทำหน้าที่เป็นตัวบ่งชี้ที่เชื่อถือได้สำหรับการติดตามระดับน้ำในร่างกาย แม้ในระหว่างกิจกรรมประจำวัน เช่น การเดิน การทำงาน หรือการออกกำลังกาย อ้างอิงตามคำกล่าวของ มาติจา จานโควิค (Matija Jankovic) ผู้ร่วมเขียนงานวิจัยซึ่งตีพิมพ์ในวารสาร PNAS 

ทั้งนี้การทดลองนี้แสดงให้เห็นว่าไบโออิมพีแดนซ์ของแขนไ ม่เพียงแต่มีความไวต่อการเปลี่ยนแปลงระดับน้ำในร่างกายเท่านั้น แต่ยังสอดคล้องกับการวัดระดับน้ำในร่างกายโดยรวมอย่างใกล้ชิดเช่นกัน

ศักยภาพและการประยุกต์ใช้ในอนาคต

เซ็นเซอร์วัดภาวะขาดน้ำนี้มีศักยภาพในการประยุกต์ใช้ในวงกว้าง นอกเหนือจากการช่วยให้บุคคลทั่วไปสามารถติดตามระดับน้ำในร่างกายได้ตลอดวันแล้ว อุปกรณ์นี้ยังสามารถเป็นประโยชน์อย่างมากสำหรับผู้ที่ต้องปฏิบัติงานในสภาพอากาศร้อนและสวมใส่เครื่องแบบที่หนัก เช่น ทหาร เจ้าหน้าที่ตำรวจ นักดับเพลิง และนักกีฬา ซึ่งมักเผชิญกับความกังวลเรื่องภาวะขาดน้ำ นอกจากนี้ ยังมีแนวโน้มที่จะนำไปใช้ในสถานพยาบาล เพื่อติดตามระดับน้ำในร่างกายของผู้ป่วยที่มีภาวะไตวายหรือโรคหัวใจและหลอดเลือดได้อย่างต่อเนื่อง

ทีมวิจัยระบุว่า ขั้นตอนต่อไปคือการรวบรวมข้อมูลพื้นฐานของระดับน้ำในร่างกายโดยการทดสอบอุปกรณ์กับกลุ่มประชากรขนาดใหญ่ และกำลังศึกษาแนวคิดสำหรับอุปกรณ์ตรวจสอบภาวะขาดน้ำในรูปแบบอื่น ๆ 

นันชู ลู (Nanshu Lu) หัวหน้าการศึกษา ได้กล่าวถึงศักยภาพในการปรับปรุงระบบที่มีอยู่ ซึ่งเธอเคยพัฒนามาก่อนหน้านี้ เช่น อุปกรณ์สวมใส่สำหรับตรวจสอบเหงื่อ และ E-Tattos ที่ใช้เป็นเครื่องวัดอัตราการเต้นของหัวใจ หรือเครื่องวัดคลื่นไฟฟ้าสมองเคลื่อนที่ ให้สามารถนำมาใช้ในการตรวจสอบภาวะขาดน้ำได้ด้วย

นวัตกรรมนี้จากมหาวิทยาลัยเท็กซัส ออสติน ถือเป็นก้าวสำคัญในการส่งเสริมสุขภาพที่ดีขึ้นผ่านเทคโนโลยีการติดตามร่างกาย ซึ่งจะช่วยให้ผู้คนตระหนักและจัดการกับภาวะขาดน้ำได้อย่างมีประสิทธิภาพมากขึ้นในอนาคต