หมดกังวลเรื่องแบตเตอรี่สำหรับเซ็นเซอร์แบบสวมใส่

หมดกังวลเรื่องแบตเตอรี่สำหรับเซ็นเซอร์แบบสวมใส่

คุณคงรู้จักอาการใจหายวูบเล็ก ๆ ตอนที่เครื่องติดตามการออกกำลังกายดับลงพอดีเมื่อเริ่มออกกำลังกาย จู่ ๆ อุปกรณ์ที่ควรใช้ติดตามอัตราการเต้นของหัวใจ แคลอรีที่เผาผลาญ และความหนักของการออกกำลังกาย ก็กลายเป็นเพียงพลาสติกไร้ประโยชน์บนข้อมือ ความหงุดหงิดจากการต้องคอยหาสายชาร์จ ความไม่สะดวกของอุปกรณ์ที่ต้องชาร์จไฟจากเต้ารับอยู่เสมอ และความรู้สึกผิดที่เกิดจากแบตเตอรี่แบบใช้แล้วทิ้ง เป็นปัญหาที่อุตสาหกรรมเทคโนโลยีสวมใส่ต้องเผชิญมานาน นักวิจัยในญี่ปุ่นพัฒนาเทคโนโลยีที่อาจทำให้ปัญหาเหล่านี้หมดไป ทีมจากมหาวิทยาลัยวิทยาศาสตร์โตเกียวสร้างแผ่นแปะบาง ๆ สำหรับติดบนผิวหนัง ซึ่งผลิตกระแสไฟฟ้าจากเหงื่อมนุษย์ได้โดยตรง จึงไม่ต้องใช้แบตเตอรี่แบบชาร์จซ้ำหรือสายชาร์จอีกต่อไป

ความก้าวหน้าครั้งนี้อาศัยหมึกเอนไซม์สูตรน้ำ ซึ่งช่วยให้พิมพ์เซลล์เชื้อเพลิงชีวภาพทั้งระบบลงบนวัสดุฐานกระดาษได้ในขั้นตอนเดียวด้วยการพิมพ์สกรีน งานวิจัยเผยแพร่ทางออนไลน์เมื่อวันที่ 6 กุมภาพันธ์ 2026 ในวารสาร ACS Applied Engineering Materials โดยแสดงให้เห็นความหนาแน่นกำลังไฟฟ้าสูงสุดประมาณ 165 ไมโครวัตต์ต่อตารางเซนติเมตร (ราว 1,065 ไมโครวัตต์ต่อตารางนิ้ว) ที่แรงดันไฟฟ้า 0.63 โวลต์ กำลังไฟฟ้าระดับนี้เพียงพอสำหรับจ่ายไฟให้ไบโอเซ็นเซอร์ที่ใช้พลังงานต่ำและส่งข้อมูลแบบไร้สาย ซึ่งอาจพลิกโฉมวิธีติดตามสุขภาพระหว่างออกกำลังกาย การดูแลทางคลินิก และชีวิตประจำวัน นวัตกรรมนี้เป็นการเปลี่ยนแนวคิดพื้นฐานจากการกักเก็บพลังงานมาเป็นการเก็บเกี่ยวพลังงาน โดยใช้เคมีในร่างกายเป็นแหล่งเชื้อเพลิง

รองศาสตราจารย์ Isao Shitanda ซึ่งเป็นหัวหน้าทีมวิจัยจากภาควิชาเคมีบริสุทธิ์และเคมีประยุกต์ อธิบายว่าเป้าหมายคือการก้าวข้ามอุปสรรคด้านการผลิตที่ทำให้เทคโนโลยีลักษณะเดียวกันติดอยู่ในห้องปฏิบัติการมานานหลายปี การสร้างหมึกที่พิมพ์ได้สม่ำเสมอในครั้งเดียวช่วยเปิดทางสู่การผลิตไบโอเซ็นเซอร์แบบสวมใส่ที่ไม่ใช้แบตเตอรี่ในระดับอุตสาหกรรม การพัฒนานี้เกิดขึ้นในช่วงที่ตลาดอุปกรณ์การแพทย์แบบสวมใส่ทั่วโลกมีมูลค่าใกล้แตะ 195,000 ล้านดอลลาร์สหรัฐ โดยการเลิกใช้แบตเตอรี่ถือเป็นหนึ่งในโจทย์ทางวิศวกรรมที่เร่งด่วนที่สุดของวงการ

เปลี่ยนเคมีในร่างกายให้เป็นไฟฟ้า

อุปกรณ์เหล่านี้เรียกว่าเซลล์เชื้อเพลิงชีวภาพเอนไซม์ หรือ EBFC ซึ่งผลิตกระแสไฟฟ้าด้วยการใช้เอนไซม์ชีวภาพขับเคลื่อนปฏิกิริยาเคมีในของเหลวของร่างกาย งานวิจัยนี้ใช้แลคเตตเป็นเชื้อเพลิงหลัก ซึ่งเป็นผลพลอยได้จากกระบวนการเผาผลาญที่พบในเหงื่อ เมื่อออกกำลังกาย กล้ามเนื้อจะผลิตแลคเตตขณะใช้กลูโคสเป็นพลังงาน และสารประกอบบางส่วนจะออกจากร่างกายทางเหงื่อ นักวิจัยญี่ปุ่นออกแบบระบบให้ตรวจวัดความเข้มข้นของแลคเตตได้ในช่วงประมาณ 1 ถึง 25 มิลลิโมลาร์ ซึ่งสอดคล้องโดยตรงกับสภาวะการออกกำลังกายจริง ตั้งแต่กิจกรรมเบา ๆ ไปจนถึงการออกแรงอย่างหนัก

กระบวนการทางเคมีไฟฟ้ามีหลักการเรียบง่าย ที่ขั้วไฟฟ้าหนึ่ง เอนไซม์ช่วยดึงอิเล็กตรอนออกจากโมเลกุลแลคเตต จากนั้นอิเล็กตรอนจะไหลผ่านวงจรภายนอกและก่อให้เกิดกระแสไฟฟ้า ส่วนที่ขั้วไฟฟ้าอีกด้าน ออกซิเจนจากอากาศรอบตัวจะรับอิเล็กตรอนเหล่านี้เพื่อให้ปฏิกิริยาสมบูรณ์ การไหลของอิเล็กตรอนอย่างต่อเนื่องนี้จ่ายพลังงานที่นำไปใช้ตรวจวัดและส่งข้อมูลได้ โดยไม่ต้องอาศัยประจุไฟฟ้าที่กักเก็บไว้หรือแหล่งพลังงานภายนอก เนื่องจากอุปกรณ์ใช้สารเคมีที่ร่างกายผลิตขึ้นเองตามธรรมชาติ จึงสร้างกระแสไฟฟ้าได้อย่างต่อเนื่องระหว่างกิจกรรมทั่วไป เช่น เดิน ออกกำลังกาย หรือทำงานประจำวัน

งานวิจัยก่อนหน้านี้ของกลุ่มเดียวกันแสดงให้เห็นแล้วว่ากำลังไฟฟ้านี้ใช้กับระบบ Bluetooth Low Energy ได้ ทำให้อุปกรณ์ส่งค่าการวัดแลคเตตในเหงื่อแบบไร้สายโดยไม่ต้องพึ่งแบตเตอรี่ เกิดเป็นวงจรติดตามผลที่จ่ายพลังงานได้ด้วยตัวเอง กล่าวคือ ยิ่งออกแรงมาก ก็ยิ่งมีเหงื่อมาก และมีพลังงานสำหรับส่งข้อมูลเกี่ยวกับสภาพร่างกายมากขึ้นตามไปด้วย ความสัมพันธ์นี้มีประโยชน์อย่างยิ่งต่อการติดตามสุขภาพแบบสวมใส่ เพราะเซ็นเซอร์จะทำงานได้เต็มที่ในจังหวะที่ร่างกายต้องได้รับการติดตามมากที่สุด

แก้ปัญหาคอขวดด้านการผลิต

เซลล์เชื้อเพลิงชีวภาพเอนไซม์แสดงศักยภาพในห้องปฏิบัติการมาหลายปี แต่ความท้าทายด้านการผลิตขัดขวางการนำไปใช้ในวงกว้าง วิธีการผลิตแบบเดิมต้องผ่านหลายขั้นตอนและใช้แรงงานมาก ผู้ผลิตต้องพิมพ์ชั้นขั้วไฟฟ้าคาร์บอนก่อน จากนั้นจึงหยดสารละลายเอนไซม์และสารตัวกลางลงบนพื้นผิวแยกกัน แล้วรอให้ฟิล์มที่ไม่สม่ำเสมอแห้ง กระบวนการหลายขั้นตอนนี้ทำให้อุปกรณ์แต่ละชิ้นมีความแปรปรวนสูง ควบคุมคุณภาพได้ยาก และไม่เหมาะกับการผลิตจำนวนมาก ความแตกต่างเพียงเล็กน้อยของปริมาณของเหลวที่หยดลงไปหรือระยะเวลาที่ปล่อยให้แห้ง อาจทำให้กำลังไฟฟ้าและความสามารถในการตรวจวัดของแผ่นแปะแต่ละชิ้นต่างกัน

เพื่อแก้ปัญหานี้ รองศาสตราจารย์ Isao Shitanda และทีม ซึ่งรวมถึงคุณ Mahiro Omori จากมหาวิทยาลัยวิทยาศาสตร์โตเกียว และคุณ Mitsuru Hanasaki จากบริษัท RESONAC Co. Ltd พัฒนาสูตรที่รวมขั้นตอนซึ่งเปราะบางเหล่านี้ให้เหลือชั้นเดียวที่พิมพ์ได้ นวัตกรรมอยู่ที่การผสมสารเคมีที่ออกฤทธิ์ลงในหมึกพิมพ์โดยตรง ทำให้ผลิตขั้วไฟฟ้าทั้งสองด้านได้ในครั้งเดียว โดยพิมพ์ผ่านตะแกรงลงบนวัสดุฐานกระดาษบาง ๆ

เพื่อหลีกเลี่ยงเทคนิคการผลิต EBFC ที่ใช้แรงงานมาก ไม่มีประสิทธิภาพ และมีต้นทุนสูง เราจำเป็นต้องนำหมึกเอนไซม์ออกสู่ตลาด ซึ่งสามารถพิมพ์ได้อย่างสม่ำเสมอและเหมาะกับการผลิตจำนวนมาก

การพิมพ์สกรีนเป็นวิธีที่ใช้กันอย่างแพร่หลายในภาคการผลิตอุตสาหกรรมอยู่แล้ว จึงสามารถนำเทคโนโลยีนี้ไปผนวกเข้ากับสายการผลิตที่มีอยู่ได้อย่างราบรื่น สูตรน้ำช่วยหลีกเลี่ยงตัวทำละลายอินทรีย์ที่อาจทำลายโครงสร้างอันบอบบางของเอนไซม์ ทำให้ส่วนประกอบทางชีวภาพยังคงทำงานได้หลังผ่านกระบวนการพิมพ์ การรวมขั้นตอนช่วยลดความแตกต่างระหว่างอุปกรณ์แต่ละชิ้น และปูทางสู่ความท้าทายขั้นต่อไป คือการเปลี่ยนงานพิมพ์ในห้องปฏิบัติการให้เป็นเซ็นเซอร์สวมใส่ที่ทนทานและผลิตได้จริงในโรงงาน

ออกแบบหมึกให้ลงตัว

การสร้างหมึกเอนไซม์ที่เสถียรและพิมพ์ได้ต้องอาศัยการปรับสมดุลส่วนประกอบหลายชนิดอย่างรอบคอบ ทีมวิจัยผสมคาร์บอนเมโซพรุนที่ใช้แมกนีเซียมออกไซด์เป็นแม่แบบ ซึ่งเป็นวัสดุพรุนที่มีพื้นที่ผิวสูงมาก เข้ากับสารตัวกลางทางเคมีที่ช่วยถ่ายโอนอิเล็กตรอน จากนั้นเติมสารยึดเกาะสูตรน้ำชนิดใหม่ชื่อ POLYSOL ซึ่งเป็นอิมัลชันพอลิเมอร์ที่ยึดเกาะกับพื้นผิวคาร์บอนได้ดี พร้อมรักษาสภาพแวดล้อมที่เสถียรให้เอนไซม์ภายในโครงสร้างรูพรุน ส่วนคาร์บอกซีเมทิลเซลลูโลสทำหน้าที่เป็นสารเพิ่มความข้นเพื่อให้ได้ความหนืดเหมาะกับการพิมพ์สกรีน

การเติมคาร์บอกซีเมทิลเซลลูโลสมีความสำคัญเป็นพิเศษ งานวิจัยที่เกี่ยวข้องซึ่งตีพิมพ์ในวารสาร Nature แสดงให้เห็นว่าสารเติมแต่งชนิดนี้ช่วยให้หมึกคาร์บอนเมโซพรุนกระจายตัวได้ดีขึ้น และเพิ่มการเข้าถึงรูพรุนภายในวัสดุ งานวิจัยก่อนหน้านี้พบว่า การเติม CMC ลงในสูตรคาร์บอนลักษณะเดียวกันช่วยเพิ่มความหนาแน่นกระแสไฟฟ้าสูงสุดได้มากกว่าสองเท่า และเพิ่มความหนาแน่นกำลังไฟฟ้าได้มากกว่า 2.5 เท่า เมื่อเทียบกับขั้วไฟฟ้าที่ผลิตโดยไม่ใช้สารเติมแต่งดังกล่าว

ส่วนที่ท้าทายที่สุดของการผลิตเซลล์เชื้อเพลิงชีวภาพมาโดยตลอดอาจเป็นแคโทด ซึ่งเป็นขั้วไฟฟ้าที่ใช้ออกซิเจนและทำให้อิเล็กตรอนครบวงจร เอนไซม์ที่ทำหน้าที่จัดการออกซิเจนไวต่อสภาวะแวดล้อมเป็นพิเศษและทำให้คงตัวได้ยากด้วยวิธีการผลิตแบบเดิม ทีมญี่ปุ่นฝังบิลิรูบินออกซิเดสลงในส่วนผสมหมึกพิมพ์เดียวกับที่ใช้ในส่วนอื่นของเซลล์โดยตรง จึงขึ้นรูปแคโทดที่เสถียรและทำงานได้ดีในการพิมพ์ครั้งเดียว นี่เป็นครั้งแรกที่ประสบความสำเร็จในการพิมพ์สกรีนด้านแคโทดที่ทำงานได้ครบถ้วนโดยใช้หมึกเอนไซม์ ซึ่งช่วยขจัดอุปสรรคสำคัญขั้นสุดท้ายของการผลิตเซลล์เชื้อเพลิงชีวภาพในระดับขยายกำลังการผลิต

ประสิทธิภาพที่ตอบโจทย์ชีวิตจริง

การทดสอบทางเคมีไฟฟ้าพบว่าขั้วไฟฟ้าที่พิมพ์ขึ้นทำงานได้ดีกว่าขั้วไฟฟ้าแบบหยดหล่อทั่วไปอย่างชัดเจน เซลล์เชื้อเพลิงชีวภาพแลคเตต-ออกซิเจนทั้งระบบให้ความหนาแน่นกำลังไฟฟ้าสูงสุด 165 ไมโครวัตต์ต่อตารางเซนติเมตร ที่แรงดันไฟฟ้าขณะทำงาน 0.63 โวลต์ สูงกว่าค่าที่เคยรายงานไว้ก่อนหน้านี้ที่ 96 ไมโครวัตต์ต่อตารางเซนติเมตรในระบบลักษณะเดียวกันอย่างมาก นับเป็นความก้าวหน้าครั้งสำคัญด้านประสิทธิภาพการเก็บเกี่ยวพลังงานสำหรับการใช้งานแบบสวมใส่

ผลทดสอบความน่าเชื่อถือก็น่าประทับใจไม่แพ้กัน โดยทั่วไปขั้วไฟฟ้าแบบหยดหล่อจะเสื่อมประสิทธิภาพจนเหลือต่ำกว่าครึ่งหนึ่งของค่าเริ่มต้นภายในเวลาไม่กี่นาทีถึงไม่กี่ชั่วโมง เนื่องจากเอนไซม์กระจายตัวไม่สม่ำเสมอและยึดเกาะกับวัสดุฐานได้ไม่ดี ส่วนขั้วไฟฟ้าหมึกเอนไซม์มีประสิทธิภาพลดลงเพียงเล็กน้อยระหว่างการทดสอบที่ยาวนาน และยังคงทำงานได้อย่างเสถียร ซึ่งเป็นคุณสมบัติจำเป็นสำหรับการใช้งานสวมใส่จริง

ระบบทำงานได้อย่างมีประสิทธิภาพในช่วงความเข้มข้นของแลคเตตตามสรีรวิทยาที่พบในคนสุขภาพดีขณะออกกำลังกาย คือประมาณ 1 ถึง 25 มิลลิโมลต่อลิตร การทำงานสอดคล้องกับเคมีตามธรรมชาติของเหงื่อเช่นนี้เป็นหัวใจสำคัญที่ทำให้อุปกรณ์นำไปใช้งานจริงได้ ทีมวิจัยยังสาธิตการขยายกำลังการผลิตด้วยการพิมพ์แบบม้วนต่อม้วน ซึ่งพิมพ์วัสดุฐานต่อเนื่องได้ประมาณ 1,312 ฟุต (400 เมตร) ยืนยันว่าแนวทางการผลิตนี้รองรับการผลิตในระดับอุตสาหกรรมได้ การทดสอบการเก็บรักษาที่อุณหภูมิ 5 องศาเซลเซียสภายใต้สภาวะสุญญากาศพบว่าสามารถรักษากิจกรรมของเอนไซม์ได้ดีที่สุด ซึ่งบ่งชี้ถึงแนวทางการขนส่งสินค้าที่นำไปใช้เชิงพาณิชย์ได้

การใช้งานในวงการกีฬาและสาธารณสุข

เซ็นเซอร์เหงื่อที่จ่ายพลังงานได้ด้วยตัวเองอาจนำไปใช้ได้ในหลายด้าน ในวิทยาศาสตร์การกีฬา การติดตามแลคเตตแบบเรียลไทม์อาจให้ข้อมูลป้อนกลับเรื่องความหนักของการออกกำลังกายและความล้าของกล้ามเนื้อได้ทันที โดยนักกีฬาไม่ต้องหยุดเพื่อเจาะเลือด โค้ชสามารถติดตามระดับความล้า นักกีฬาปรับจังหวะการออกแรงได้เหมาะสม และปรับภาระการฝึกจากข้อมูลชีวเคมีแบบเรียลไทม์แทนการประเมินคร่าว ๆ ความสัมพันธ์ระหว่างแลคเตตในเหงื่อกับในเลือดยังคงซับซ้อน แต่สำหรับการติดตามสมรรถนะ ความสัมพันธ์ดังกล่าวมีความชัดเจนมากพอที่จะให้ข้อมูลที่นำไปใช้ได้จริงในปัจจุบัน

ในสถานพยาบาล การติดตามกระบวนการเผาผลาญอย่างต่อเนื่องอาจช่วยให้ตรวจพบภาวะสุขภาพผิดปกติได้ตั้งแต่เนิ่น ๆ ผู้ป่วยในบ้านพักคนชราและสถานดูแลผู้สูงอายุอาจสื่อสารอาการได้ไม่ชัดเจนเสมอไป ภาวะขาดน้ำ ความเครียดจากความร้อน และการติดเชื้อระยะแรก ล้วนทำให้เคมีในเหงื่อเปลี่ยนแปลงในแบบที่ตรวจวัดได้ แผ่นแปะผิวหนังที่ทำงานต่อเนื่องได้ด้วยพลังงานของตัวเองอาจแจ้งเตือนการเปลี่ยนแปลงเหล่านั้นได้ก่อนที่การตรวจตามรอบแบบทั่วไปจะพบหลายชั่วโมง สำหรับบุคลากรทางคลินิก การแจ้งเตือนล่วงหน้าเช่นนี้หมายถึงการเข้าแทรกแซงได้เร็วขึ้น ลดการยกระดับเป็นเหตุฉุกเฉิน และทำให้ผลลัพธ์การรักษาดีขึ้น ส่วนผู้ป่วยก็เพียงติดแผ่นแปะบางเท่ากระดาษลงบนผิวหนัง โดยไม่ต้องเผชิญอุปสรรคอื่นในการใช้งานอย่างต่อเนื่อง

เซ็นเซอร์ลักษณะเดียวกันอาจช่วยระบบป้องกันโรคลมแดด โดยตรวจจับสัญญาณเตือนทางเมแทบอลิซึมตั้งแต่ระยะแรก เมื่ออากาศร้อนทำให้กิจกรรมทั่วไปกลายเป็นความเสี่ยง รูปแบบการติดตามที่ไม่สร้างภาระนี้ยังใช้ได้กับการพักฟื้นหลังผ่าตัดและการดูแลโรคเรื้อรัง ช่วยเก็บข้อมูลอย่างต่อเนื่อง ซึ่งที่ผ่านมาเป็นเรื่องยากสำหรับอุปกรณ์ที่ต้องพึ่งแบตเตอรี่

ผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมและเศรษฐกิจ

อุปกรณ์สวมใส่แต่ละชิ้นอาจดูเล็ก แต่เมื่อรวมกันแล้วกลับมีผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมอย่างมาก ในปี 2022 โลกผลิตขยะอิเล็กทรอนิกส์ประมาณ 68.3 ล้านตัน และมีเพียงราว 22 เปอร์เซ็นต์ที่มีการบันทึกว่าได้รับการเก็บรวบรวมและรีไซเคิลอย่างถูกต้อง แผ่นแปะไร้แบตเตอรี่ไม่อาจแก้ปัญหาขยะอิเล็กทรอนิกส์ได้ทั้งหมด โดยเฉพาะหากออกแบบมาให้ใช้ครั้งเดียว แต่ก็อาจช่วยลดความต้องการแบตเตอรี่ขนาดจิ๋วและทำให้การออกแบบอุปกรณ์เรียบง่ายขึ้นอย่างมาก

การตัดแบตเตอรี่กระดุมที่ครองการออกแบบเซ็นเซอร์สวมใส่มานานหลายทศวรรษออกไป ช่วยลดทั้งขนาด ต้นทุน และผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมพร้อมกัน สำหรับแผ่นแปะทางการแพทย์แบบใช้แล้วทิ้งที่ปัจจุบันต้องเปลี่ยนแบตเตอรี่หรือทิ้งพร้อมส่วนประกอบที่เป็นพิษ เทคโนโลยีนี้เป็นทางเลือกที่สะอาดกว่า โดยใช้พลังงานจากสารเคมีที่ร่างกายผลิตขึ้นอยู่แล้วทั้งหมด

ในแง่เศรษฐกิจ เทคโนโลยีนี้มีแนวโน้มช่วยลดต้นทุนได้อย่างมาก หากผลิตอุปกรณ์ทั้งชิ้นด้วยกระบวนการพิมพ์สกรีนเต็มรูปแบบ ต้นทุนการผลิตอาจลดลงเหลือประมาณ 10 เยนต่อชิ้น ทำให้การใช้งานแบบใช้แล้วทิ้งหรือการใช้งานสวมใส่ในวงกว้างมีความคุ้มค่าทางเศรษฐกิจ เทคโนโลยีนี้จึงอาจพลิกโฉมตลาดอุปกรณ์การแพทย์แบบสวมใส่ทั่วโลก ซึ่งนักวิเคราะห์คาดว่าจะมีมูลค่าเกิน 195,000 ล้านดอลลาร์สหรัฐภายในปี 2030

ความท้าทายก่อนออกสู่ตลาด

แม้ผลการทดลองจะมีแนวโน้มดี แต่ยังต้องพัฒนาเพิ่มเติมก่อนนำเซลล์เชื้อเพลิงชีวภาพที่ใช้เหงื่อเป็นพลังงานไปใช้ในอุปกรณ์เชิงพาณิชย์อย่างแพร่หลาย วัสดุฐานกระดาษต้องพิสูจน์ว่าสามารถทนต่อเหงื่อ การงอ และการเคลื่อนไหวในชีวิตประจำวันโดยไม่สูญเสียประสิทธิภาพ เอนไซม์อาจค่อย ๆ เสื่อมประสิทธิภาพจากการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิ การสัมผัสออกซิเจน และสภาพแวดล้อมระหว่างสวมใส่ ทีมวิจัยยอมรับว่าการนำไปใช้จริงอาจใกล้เคียงปี 2030 หลังจากปรับปรุงประสิทธิภาพเพิ่มเติม ตรวจสอบความถูกต้องในระยะยาว และผสานเทคโนโลยีเข้ากับแพลตฟอร์มอุปกรณ์สวมใส่

ประโยชน์ในโลกจริงจะขึ้นอยู่กับการพัฒนาแผ่นแปะที่สวมใส่สบาย ให้ผลอ่านที่เสถียร และส่งสัญญาณที่ชัดเจนแก่แพทย์และผู้ใช้ในผู้ที่มีรูปร่างและระดับกิจกรรมแตกต่างกัน แม้การสาธิตการพิมพ์แบบม้วนต่อม้วนจะยืนยันว่าขยายกำลังการผลิตได้ แต่การเปลี่ยนจากสภาวะในห้องปฏิบัติการไปเป็นผลิตภัณฑ์สำหรับผู้บริโภคต้องผ่านการทดสอบความทนทานอย่างเข้มงวดและการตรวจสอบทางคลินิก นักวิจัยคาดว่าบริษัทด้านการพิมพ์และผู้ผลิตอุปกรณ์ทางการแพทย์อาจเป็นกลุ่มที่มีโอกาสนำเทคโนโลยีนี้ไปใช้ เมื่อขจัดอุปสรรคขั้นสุดท้ายได้แล้ว

หากแก้ปัญหาเหล่านี้ได้ ก็เห็นภาพการใช้งานได้ไม่ยาก การติดตามแลคเตตแบบเรียลไทม์อาจช่วยให้นักกีฬาปรับระดับความพยายามได้อย่างแม่นยำ ส่วนการติดตามกระบวนการเผาผลาญอย่างต่อเนื่องอาจช่วยสนับสนุนสถานพยาบาลที่ต้องการการติดตามแบบไม่รบกวนและไม่เพิ่มภาระแก่ผู้ป่วย เทคโนโลยีนี้มีศักยภาพช่วยสร้างสังคมที่ปลอดภัยและมีสุขภาพดีขึ้น โดยเป็นพื้นฐานของเซ็นเซอร์ที่ติดตามสภาพร่างกายได้เพียงแค่สวมใส่

ประเด็นสำคัญ

• นักวิจัยญี่ปุ่นจากมหาวิทยาลัยวิทยาศาสตร์โตเกียวพัฒนาหมึกเอนไซม์สูตรน้ำที่ช่วยให้พิมพ์เซลล์เชื้อเพลิงชีวภาพซึ่งใช้เหงื่อเป็นพลังงานได้ในขั้นตอนเดียวด้วยการพิมพ์สกรีน โดยให้กำลังไฟฟ้า 165 ไมโครวัตต์ต่อตารางเซนติเมตร ที่แรงดันไฟฟ้า 0.63 โวลต์
• เทคโนโลยีนี้ไม่ต้องใช้แบตเตอรี่ในเซ็นเซอร์สวมใส่ เพราะเปลี่ยนแลคเตตในเหงื่อให้เป็นไฟฟ้าด้วยปฏิกิริยาของเอนไซม์ และมีกำลังไฟฟ้าเพียงพอสำหรับการส่งข้อมูลผ่าน Bluetooth Low Energy
• หมึกเอนไซม์ชนิดใหม่นี้พิมพ์ขั้วไฟฟ้าทั้งสองด้านลงบนวัสดุฐานกระดาษได้พร้อมกัน ต่างจากวิธีผลิตแบบเดิมที่มีหลายขั้นตอนและทำให้อุปกรณ์แต่ละชิ้นแปรปรวน โดยอาจช่วยลดต้นทุนเหลือประมาณ 10 เยนต่อชิ้น
• ระบบตรวจวัดความเข้มข้นของแลคเตตตั้งแต่ 1 ถึง 25 มิลลิโมลาร์ ซึ่งตรงกับสภาวะการออกกำลังกายจริง และอาจช่วยให้ติดตามสุขภาพอย่างต่อเนื่องในกลุ่มนักกีฬา ผู้สูงอายุที่ต้องได้รับการดูแล และระบบป้องกันโรคลมแดด
• คาดว่าจะนำไปใช้งานจริงได้ราวปี 2030 หลังปรับปรุงความเสถียรระหว่างการเก็บรักษา ตรวจสอบความถูกต้องในระยะยาว และผสานเข้ากับแพลตฟอร์มอุปกรณ์สวมใส่เพิ่มเติม