ในยุคที่เทคโนโลยีก้าวกระโดดอย่างรวดเร็ว อุปกรณ์สวมใส่ต่างๆ ได้เข้ามามีบทบาทสำคัญในการดูแลสุขภาพของเรา หนึ่งในนั้นคือ นาฬิกาวัดน้ำตาลในเลือด หรือ Blood Glucose Smartwatch ที่สามารถตรวจวัดระดับน้ำตาลในเลือดได้อย่างสะดวกสบายโดยที่ไม่จำเป็นต้องเจาะเลือด (Non Invasion Blood Glucose Measurement) แต่คุณเคยสงสัยไหมว่านาฬิกาเหล่านี้ทำงานอย่างไร? มาไขข้อข้องใจไปพร้อมกันเลยดีกว่า

นาฬิกา Kawa T98

หลักการทำงานของนาฬิกาวัดน้ำตาลในเลือด

          นาฬิกาวัดน้ำตาลในเลือดทำงานโดยอาศัยหลักการที่ว่า เมื่อแสงอินฟาเรด (Infrared) ส่องผ่านเนื้อเยื่อร่างกาย ปริมาณน้ำตาลในเลือดจะมีผลต่อการกระเจิง (Scattering) และการดูดซับ (Absorption) ของแสงอินฟาเรด (Infrared) ไม่เท่ากัน ซึ่งเราจะนำค่าที่ได้ในส่วนนี้ไปคำนวณหาปริมาณน้ำตาลในเลือด

ขั้นตอนการทำงาน

1. นาฬิกาจะปล่อยแสงอินฟราเรด ส่องผ่านผิวหนังไปยังเนื้อเยื่อ
2. เมื่อแสงพบกับเนื้อเยื่อที่มีน้ำตาลในปริมาณต่างกัน จะเกิดการกระเจิงของแสงในระดับที่แตกต่างกัน คือ

• ปริมาณน้ำตาลน้อย: แสงจะกระเจิงน้อย ทำให้แสงเดินทางเป็นเส้นทางที่สั้นลง และถูกดูดซับน้อยลง ความเข้มของแสงที่ได้จะมาก (รูปบน)
• ปริมาณน้ำตาลมาก: แสงจะกระเจิงมาก ทำให้แสงเดินทางเป็นเส้นทางที่ยาวขึ้น และถูกดูดซับมากขึ้น ความเข้มของแสงที่ได้จะน้อยลง (รูปล่าง)

รูปแสดงการเดินทางของแสงในเลือด

3. เซ็นเซอร์ในนาฬิกาจะวัดปริมาณแสงที่สะท้อนกลับมา
4. ระบบจะนำข้อมูลปริมาณแสงที่วัดได้ มาคำนวณหาค่าประมาณของระดับน้ำตาลในเลือด โดยอาศัยหลักการของกฎเบียร์-แลมเบิร์ต (Beer-Lambert Law) ซึ่งเกี่ยวข้องกับความสัมพันธ์ระหว่างปริมาณแสงที่ดูดซับ ความเข้มข้นของสาร และความยาวเส้นทางของแสง

สูตรทางคณิตศาสตร์

สูตรที่ใช้ในการคำนวณคือ:

I = I0 * e^(-μeff * L)

• I: ความเข้มของแสงที่สะท้อนกลับ
• I0: ความเข้มของแสงที่ส่องเข้าไป
• μeff: สัมประสิทธิ์การลดทอนของแสง (ขึ้นอยู่กับสมบัติของเนื้อเยื่อและความยาวคลื่นของแสง)
• L: ความยาวเส้นทางของแสงภายในเนื้อเยื่อ

สูตรนี้บอกให้เราทราบว่า ความเข้มของแสงที่สะท้อนกลับจะลดลงเมื่อแสงเดินทางผ่านเนื้อเยื่อที่มีการดูดซับแสงมากขึ้น

ข้อดีของการวัดระดับน้ำตาลในเลือดโดยใช้นาฬิกา

• ผู้ป่วยไม่ต้องทนเจ็บจากการเจาะเลือด
• สะดวกสบาย สามารถวัดได้เองที่บ้าน
• ลดความเสี่ยงต่อการติดเชื้อ เนื่องจากไม่ต้องสัมผัสกับเลือดโดยตรง

นาฬิกา Kawa J1

ปัจจัยที่ส่งผลต่อความแม่นยำของนาฬิกาวัดน้ำตาลในเลือด

นาฬิกาวัดน้ำตาลในเลือดเป็นเทคโนโลยีที่น่าสนใจและสะดวกสบาย แต่ก็มีปัจจัยหลายอย่างที่สามารถส่งผลต่อความแม่นยำของการวัดค่า ดังนี้

• สีผิว: สีผิวของผู้สวมใส่สามารถส่งผลต่อค่าที่วัดได้ เนื่องจากแสงที่ส่องผ่านผิวหนังที่มีสีผิวแตกต่างกันจะได้รับการดูดซับและกระเจิงในปริมาณที่ไม่เท่ากัน ดังนั้น นาฬิกาของยี่ห้อ Kawa จึงเพิ่มโหมดการตั้งค่าสีผิวก่อนใช้งาน เพื่อเพิ่มความแม่นยำในการวัดค่าน้ำตาลในเลือด
• การไหลเวียนของเลือด: การไหลเวียนของเลือดที่ผิดปกติ เช่น การมีภาวะเลือดหนืด อาจส่งผลต่อการวัดค่า
• ปริมาณน้ำในร่างกาย: การเปลี่ยนแปลงของปริมาณน้ำในร่างกาย เช่น การขาดน้ำ อาจส่งผลต่อความเข้มข้นของน้ำตาลในเลือด

นาฬิกา Kawa E585

• การเคลื่อนไหว: การเคลื่อนไหวของร่างกายที่รุนแรงอาจรบกวนการวัดค่า
• อุณหภูมิ: อุณหภูมิของร่างกายที่เปลี่ยนแปลงอาจส่งผลต่อการทำงานของเซ็นเซอร์
• การรบกวนจากคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า: อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์อื่นๆ ที่อยู่ใกล้เคียงอาจรบกวนการทำงานของนาฬิกา

วิธีเพิ่มความแม่นยำในการวัดน้ำตาลในเลือด

• ปฏิบัติตามคำแนะนำของผู้ผลิต: อ่านคู่มือการใช้งานอย่างละเอียดและปฏิบัติตามคำแนะนำอย่างเคร่งครัด โดยนาฬิกาของยี่ห้อ Kawa จะมีการให้ตั้งค่าสีผิวและสอบเทียบค่าพารามิเตอร์ต่างๆเพื่อเพิ่มความแม่นยำในการวัดน้ำตาลมากยิ่งขึ้น ควรตั้งค่าดังกล่าวก่อนใช้งาน (ไม่งั้นจะวัดไม่ตรงน้า) โดยจะมีคู่มือการตั้งค่าเป็นคลิปสาธิตการตั้งค่าเป็นภาษาไทยให้
• เลือกตำแหน่งที่เหมาะสมในการสวมใส่: สวมใส่นาฬิกาที่ตำแหน่งที่แน่นอนและไม่เคลื่อนไหว เช่น ใส่ที่ต้นข้อมือ เมื่อวัดครั้งต่อไปก็ควรใส่ในตำแหน่งเดียวกันไม่ควรเปลี่ยนตำแหน่งในการวัดเพราะค่าที่ได้จะไม่ตรง
• หลีกเลี่ยงการเคลื่อนไหวที่รุนแรงขณะวัดค่า: พยายามอยู่นิ่งขณะทำการวัด
• ไม่ควรอยู่ใกล้อุปกรณ์ที่ปล่อยคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าเพราะจะทำให้ค่าที่วัดได้คลาดเคลื่อน ดังนี้

- เครื่องปรับอากาศ พัดลม เครื่องเป่าผม เครื่องทำกาแฟ เครื่องปิ้งขนมปัง แล็ปท็อป จะมีรัศมีการปล่อยคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าอยู่ที่ 0.3 เมตร​
- โทรทัศน์ เครื่องซักผ้า ตู้เย็น จะมีรัศมีการปล่อยคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าอยู่ที่ 0.6 เมตร​
- มือถือ แท็บเล็ต (รวมทั้งที่ชาร์จ) เราเตอร์ เตาไมโครเวฟ จะมีรัศมีการปล่อยคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้ามากถึง 1.2 เมตร​

• ตรวจสอบการทำงานของนาฬิกาเป็นประจำ: ทำความสะอาดเซ็นเซอร์และตรวจสอบว่านาฬิกากำลังทำงานอย่างถูกต้อง
• เปรียบเทียบค่าที่ได้จากนาฬิกากับค่าที่ได้จากการตรวจวัดด้วยเครื่องวัดแบบเจาะนิ้ว: เพื่อตรวจสอบความแม่นยำของนาฬิกา

อ้างอิงจาก

NIR Based Non-Invasive Blood Glucose Measurement, Parag Narkhede, Suraj Dhalwar and B. KarthikeyanDepartment of Embedded Technology, School of Electronics Engineering, VIT University

https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S135044952030668X

https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC9268854/#B17-sensors-22-04855

https://www.researchgate.net/figure/A-simplified-schematic-illustrating-polarimeter_fig5_339492619