กางเกงในอัจฉริยะ วัดจำนวนการผายลม 24 ชม. แจ้งข้อมูล ระบบเผาผลาญ-จุลินทรีย์ลำไส้

นักวิทยาศาสตร์จาก University of Maryland พัฒนาอุปกรณ์สวมใส่รูปแบบใหม่ในลักษณะ กางเกงในอัจฉริยะ (smart underwear) สำหรับตรวจวัดความถี่ของการผายลมแบบต่อเนื่องตลอด 24 ชั่วโมง โดยไม่ต้องใช้สายสวนทางทวารหนักเหมือนงานวิจัยในอดีต จุดเริ่มต้นของการสร้างฐานข้อมูลมาตรฐาน  เกี่ยวกับ การผลิตแก๊สในลำไส้ ซึ่งที่ผ่านมาแทบไม่มีข้อมูลเชิงปริมาณที่แม่นยำรองรับ

ผลงานวิจัยได้รับการตีพิมพ์ในวารสาร Biosensors and Bioelectronics ชี้ว่าเทคโนโลยีต่อยอดไปสู่การติดตามโรคทางเดินอาหาร เช่น กลุ่มอาการลำไส้แปรปรวน (IBS) ภาวะแพ้อาหาร รวมถึงการประเมินการทำงานของจุลินทรีย์ในลำไส้ (gut microbiome) ได้อย่างมีประสิทธิภาพมากขึ้น

ที่ผ่านมา การศึกษาพฤติกรรมการผายลมของมนุษย์มักอาศัยการให้ผู้เข้าร่วมวิจัย จดบันทึกด้วยตนเอง ซึ่งมีข้อจำกัดสูง เช่นลืม หรือนับผิด และไม่นับแก๊สปริมาณน้อย ขณะที่การวัดโดยตรงผ่านสายสวนทวารหนัก แม้ให้ข้อมูลแม่นยำกว่า แต่ไม่สะดวกและไม่เหมาะกับการใช้งานระยะยาว

โจทย์สำคัญจึงอยู่ที่การพัฒนาอุปกรณ์ที่มีขนาดเล็ก ใช้พลังงานต่ำ และสวมใส่สบายพอสำหรับการใช้งานตลอดทั้งวัน

ทีมวิจัยจึงออกแบบอุปกรณ์เซนเซอร์ขนาดจิ๋วที่สามารถติดกับชุดชั้นในอย่างแนบเนียน ทำหน้าที่ตรวจจับ ก๊าซไฮโดรเจน ซึ่งเป็นองค์ประกอบสำคัญของการผายลม และมีความเฉพาะตัว เนื่องจากไฮโดรเจนในลำไส้เกิดจากกิจกรรมของจุลินทรีย์เท่านั้น

ทีมทดลอง

• การทดลองมีผู้เข้าร่วมเกือบ 60 คน แบ่งเป็น 2 กลุ่ม
• กลุ่มแรก 19 คน สวมใส่อุปกรณ์ระหว่างใช้ชีวิตประจำวันเป็นเวลา 7 วัน เพื่อตรวจสอบความสะดวกและความต่อเนื่องของข้อมูล
• กลุ่มที่สอง 38 คน เข้าร่วมการทดลองควบคุมอาหาร เพื่อดูว่าการเปลี่ยนแปลงของเมนูส่งผลต่อการผลิตแก๊สอย่างไร
• ผลลัพธ์ที่ได้บ่งชี้ภาวะปกติ ในร่างกายมนุษย์ โดยพบว่า ผู้ใหญ่สุขภาพดีผายลมเฉลี่ย 32 ครั้งต่อวัน สูงกว่าตัวเลข 14 ครั้งต่อวันที่มักถูกอ้างในวารสารทางการแพทย์

อย่างไรก็ตาม ความแปรปรวนระหว่างบุคคลค่อนข้างสูง ตั้งแต่เพียง 4 ครั้ง ไปจนถึง 59 ครั้งต่อวัน

นักวิจัยระบุว่า การวัดแบบเป็นกลาง (objective measurement) ช่วยเพิ่มความเข้มงวดทางวิทยาศาสตร์ในประเด็นที่ก่อนหน้านี้ศึกษายาก เนื่องจากไม่มีเกณฑ์มาตรฐานอ้างอิง

ไฮโดรเจน: ตัวชี้วัดกิจกรรมจุลินทรีย์

การผายลมประกอบด้วยก๊าซหลายชนิด เช่น ไฮโดรเจน คาร์บอนไดออกไซด์ ไนโตรเจน และในบางรายอาจมีมีเทน

ในเชิงชีววิทยา ไฮโดรเจน มีความสำคัญเป็นพิเศษ เพราะเป็นผลผลิตจากกระบวนการหมัก  ของจุลินทรีย์ในลำไส้โดยตรง การติดตามระดับไฮโดรเจนแบบต่อเนื่องจึงเปรียบเสมือน เครื่องวัดระดับน้ำตาลแบบต่อเนื่อง (Continuous Glucose Monitor) แต่ใช้กับแก๊สในลำไส้

แนวคิดนี้เปิดมิติใหม่ให้วงการวิทยาศาสตร์ลำไส้ (gut science) จากที่ผ่านมาให้ความสำคัญกับการวิเคราะห์ชนิดของจุลินทรีย์มากกว่าการวัดกิจกรรมของลำไส้

Human Flatus Atlas

หนึ่งในเป้าหมายระยะยาวของโครงการ คือ การจัดทำฐานข้อมูลที่เรียกว่า Human Flatus Atlas โปรเจกต์งานวิจัยเชิงวิทยาศาสตร์ที่รวบรวมข้อมูลเกี่ยวกับลักษณะและองค์ประกอบของแก๊สที่ร่างกายมนุษย์ขับถ่ายออกมา โดยมีเป้าหมายเพื่อทำความเข้าใจเกี่ยวกับระบบทางเดินอาหารและจุลินทรีย์ในลำไส้ เพื่อสร้างค่ามาตรฐานของการผลิตแก๊สในประชากร

ปัจจุบัน วงการแพทย์มีค่ามาตรฐานของระดับน้ำตาลในเลือด คอเลสเตอรอล และตัวชี้วัดชีวภาพอื่น ๆ อย่างชัดเจน แต่ยังไม่มีค่ามาตรฐานสำหรับการผายลม

การไม่มี ค่ามาตรฐานทำให้แพทย์ไม่สามารถประเมินได้ชัดเจนว่า มากผิดปกติ แค่ไหนจึงควรเข้าข่ายโรค เช่น IBS หรือภาวะแพ้อาหาร

ทีมวิจัยจึงเตรียมขยายการทดลองกับอาสาสมัครหลายร้อยราย ติดตามพฤติกรรมทั้งกลางวันและกลางคืน และเชื่อมโยงข้อมูลกับองค์ประกอบอาหาร รวมถึงโครงสร้าง microbiome ของแต่ละบุคคล