อุปกรณ์ไบโอเซ็นเซอร์ ( Biomedical Sensors) เป็นอุปกรณ์ตรวจวัดทางชีวภาพ ที่มีหน้าที่แปลงปริมาณสารที่ตรวจวัดให้เป็นสัญญาณไฟฟ้า หรืออิเล็กทรอนิกส์ ซึ่งในปัจจุบันมีการใช้งานอย่างแพร่หลาย ไม่ว่าจะเป็นอุตสาหกรรมทางการแพทย์ อุตสาหกรรมทั่วไป อุตสาหกรรมสิ่งแวดล้อม และอุตสาหกรรมทางทหาร ทำให้มีการพัฒนาอย่างก้าวกระโดด รวมถึงการศึกษาค้นคว้าวิจัยเป็นจำนวนมาก ทำให้เทคโนโลยีด้านอุปกรณ์ตรวจวัดทางชีวภาพมีประสิทธิภาพ ถูกต้อง และแม่นยำมากยิ่งขึ้น อีกทั้งยังได้รับความนิยมในการใช้งานหรือสวมใส่เพื่่อดูแล สุขภาพอีกด้วยปัจจัยที่ทำให้

ใช้เทคโนโลยีอุปกรณ์ตรวจวัดทางชีวภาพ

- ตัวแปรทางกายภาพ (Physical Parameters) เมื่อวัดค่า จะไม่เกิดปฏิกิริยากับตัวแปรทางกายภาพเช่น ค่าความเป็นกรดหรือด่าง (pH) ค่าอุณหภูมิ (Temperature) เป็นต้น

- ความแม่นยำถูกต้องของสัญญาณที่ได้รับ มีความเที่ยงตรง และสามารถวัดซ้ำได้

- การตรวจวัดค่าต่างๆ ไม่ทำลายสิ่ที่ต้องการวัด หรือสารตัวอย่าง

- ความจำเพาะของสารที่ต้องการวัด เป็นค่าเฉพาะหน่วย และมีความเสถียร

- ราคาไม่แพง มีขนาดเล็ก เคลื่อนย้ายได้ อีกทั้งสามารถวัดได้ด้วยตนเอง ไม่ต้องใช้ห้องแลบหรือห้องปฏิบัติการในการวัดค่า

ส่วนประกอบของอุปกรณ์ตรวจวัดทางชีวภาพ

1. สารทางชีวภาพ ( Biological Element) คือ สารที่ต้องการวัดเพื่อส่งสัญญาณ ไม่ว่าจะเป็นแอนไซม์ หรือสารอื่นๆ

2. ตัวรับส่งสัญญาณ (Transducer) มีหน้าที่ในการรับส่งและเปลี่ยนสัญญาณทางชีวภาพให้กลาย เป็นสัญญาณไฟฟ้า ไม่ว่าจะเป็นออพติคัล หรือเมคานิคอล อะคูสติกส์

คุณลักษณะที่สำคัญของอุปกรณ์ตรวจวัดทางชีวภาพทีใช้ ในการสวมใส่

- Biocompatible Wearable Sensors เซ็นเซอร์อัจฉริยะที่สามารถสวมใส่มีความยืดหยุ่นสำหรับการตรวจวัดทางชีวภาพ  กล่าวคือ ไม่มีผลข้างเคียง หรือเป็นพิษต่อร่างกาย เมื่อใช้งาน โดยเซ็นเซอร์จะทำหน้าที่ดูดซับค่าที่ต้องการวัด หรือที่เรียกว่า “Bioabsorbable” โดยทั่วไปจะใช้สารกึ่งตัวนำอย่างซิลิกอนเป็นพื้นฐานในการสร้างเซ็นเซอร์ หรือใช้สารทางชีวภาพในการสร้างเช่น โซเดียมอับจิเนต ไคติน หรือเซลลูโลส เป็นต้น

- Biodegradable Flexible Sensors เซ็นเซอร์อัจฉริยะที่ใช้ได้อย่างต่อเนื่อง ช่วยในการลดจำนวนของเสียทางอิเล็กทรอนิกส์ อีกทั้งวัสดุมีราคาไม่สูง ปลอดภัย เมื่อสวมใส่ระหว่างการรักษา โดยเฉพาะอย่างยิ่ง หากทำการปลูกถ่ายในร่างกาย เพื่อตรวจเช็คข้อมูลร่างกาย วัสดุที่ใช้เป็นลักษณะโพลีเมอร์ตัวนำไฟฟ้าหรือสารกึ่งตัวนำ ซิลิกอน มักใช้ในการตรวจเช็คในส่วนของโรคหัวใจและหลอดเลือด เป็นต้น

- Self-Healing Flexible Sensors

เซ็นเซอร์อัจฉริยะ ที่วัสดุมีความคงทน มีอายุการใช้งานที่ยาวนาน เนื่องจากเซ็นเซอร์อัจฉริยะมีโอกาสเป็นรอยขีดข่วน หรือ เกิดความเสียหายต่อการใช้งานระหว่างทำงาน ซึ่งจะทำให้ประสิทธิภาพลดลง ดังนั้น วัสดุที่ใช้สร้างเซ็นเซอร์อัจฉริยะต้องมีฟังก์ชั่นการทำงานหลากหลายสามารถฟื้นตัวได้รวดเร็ว หรือทนทานต่อความเสียที่เกิดจากผู้ใช้งาน วัสดุดังกว่าวรู้จักในอีกชื่อว่า self-healing polymers คือ โพลีเมอร์ที่มีคุณสมบัติในการรักษา หรือยืดหยุ่นตัวเองได้ อาจทำจากสารประกอบของยาง เช่น ไมโครนิกเกลผสมกับโพลีเมอร์อื่นๆ เป็นต้น

รูปแบบการใช้งานไบโอเซ็นเซอร์อัจฉริยะ อุปกรณ์สวมใส่เพื่อการดูแลสุขภาพ

1. Biophysical Monitoring คือ การตรวจจับสัญญาณที่ได้จากร่างกายทางกายภาพ

- Heart Rate and Pulse Monitoring  การตรวจวัดอัตราการเต้นของหัวใจและชีพจร เช่น ค่า ECG ใช้ไบโอเซ็นเซอร์อัจฉริยะที่ทำมาจากสารประกอบ คาร์บอนนาโนทูปและโพลีไกเมทิลไซโลเซน (nanotube (CNT)-polydimethylsiloxane (PDMS)) เป็นต้น

- Human Motion Monitoring  การตรวจวัดการเคลื่อนไหวของมนุษย์โดยการวิเคราะห์จาก รูปแบบการเคลื่อนไหวเพื่อป้องกันการเกิดโรคต่างๆ เช่น เนื้องอก หรืออัลไซเมอร์

- Temperature Monitoring  การตรวจวัดอุณหภูมิเพื่อค้นหาความผิดปกติของร่างกาย

2. Biochemical Tracking คือ การติดตามสถานะต่างๆทางชีวเคมี

- Blood Glucose Recording การบันทึกกลูโคสในกระแสเลือด เช่น การเกิดโรคเบาหวาน

- Biomolecule Recording การบันทึกค่าชีวโมเลกุล เพื่อวิเคราะห์และตรวจจับแนวโน้มการเกิดโรคมะเร็ง

- pH Recording  การบันทึกค่า pH ความเป็นกรดด่าง

3. Real-Time Detection of Environmental Information คือ การตรวจจับวัดค่าข้อมูลสิ่งแวดล้อมแบบเรียลไทม์ เพื่อปกป้องร่างกายและสุขภาพในการตอบสนองต่อสิ่งแวดล้อมรอบตัวเองได้ดียิ่งขึ้น

- Gas Detection  การตรวจจับก๊าซ

- Humidity Detection  การตรวจจับความชื้น

‍