เซ็นเซอร์แบบสวมใส่: เครื่องมือเก็บรวบรวมข้อมูลใหม่สำหรับการจำแนกลักษณะทางพืช

เพื่อรับมือกับความต้องการอาหารที่เพิ่มขึ้นทั่วโลก จำเป็นต้องปรับปรุงผลผลิตทางการเกษตรผ่านการจำแนกลักษณะทางฟีโนไทป์อย่างมีประสิทธิภาพ การจำแนกลักษณะทางฟีโนไทป์โดยใช้ภาพเชิงแสงได้ทำให้เกิดความก้าวหน้าอย่างมากในการปรับปรุงพันธุ์พืชและการจัดการพืชผล แต่ก็มีข้อจำกัดในด้านความละเอียดเชิงพื้นที่และความแม่นยำเนื่องจากเป็นวิธีการที่ไม่สัมผัสกับพืชโดยตรง
เซ็นเซอร์แบบสวมใส่ที่ใช้การวัดแบบสัมผัสเป็นทางเลือกที่น่าสนใจสำหรับการตรวจสอบลักษณะทางฟีโนไทป์ของพืชและสภาพแวดล้อมในสถานที่จริง แม้ว่าจะมีความก้าวหน้าในระยะเริ่มต้นในการตรวจสอบการเจริญเติบโตของพืชและสภาพภูมิอากาศระดับจุลภาค แต่ศักยภาพเต็มรูปแบบของเซ็นเซอร์แบบสวมใส่สำหรับการระบุลักษณะทางฟีโนไทป์ของพืชยังคงไม่ได้ถูกนำมาใช้ประโยชน์อย่างเต็มที่
ในเดือนกรกฎาคม 2023 วารสาร Plant Phenomics ได้ตีพิมพ์บทความวิจารณ์เรื่อง “เซ็นเซอร์แบบสวมใส่: เครื่องมือเก็บรวบรวมข้อมูลใหม่สำหรับการจำแนกลักษณะพืช” วัตถุประสงค์ของบทความนี้คือการสำรวจความสามารถของเซ็นเซอร์แบบสวมใส่ในการตรวจสอบปัจจัยต่างๆ ของพืชและสิ่งแวดล้อม โดยเน้นความละเอียดสูง ความหลากหลายในการใช้งาน และการรบกวนน้อยที่สุด พร้อมทั้งแก้ไขปัญหาที่มีอยู่และนำเสนอแนวทางแก้ไข
เซ็นเซอร์แบบสวมใส่ได้นำเสนอแนวทางปฏิวัติวงการในการวัดลักษณะทางฟีโนไทป์ของพืช โดยเอาชนะข้อจำกัดของวิธีการแบบไม่สัมผัสแบบดั้งเดิม เช่น การถ่ายภาพด้วยแสง เซ็นเซอร์เหล่านี้มีความละเอียดเชิงพื้นที่สูง ความหลากหลายในการใช้งาน และการรบกวนน้อยที่สุด ทำให้สามารถวัดลักษณะทางฟีโนไทป์ต่างๆ ของพืชได้ เช่น การยืดตัว อุณหภูมิใบ ความชุ่มชื้น ศักยภาพทางชีวภาพ และการตอบสนองต่อความเครียด
เทคโนโลยีล้ำสมัย เช่น เกจวัดความเครียดที่ยืดหยุ่นได้ และเซ็นเซอร์อิเล็กโทรดแบบยืดหยุ่น สามารถปรับให้เข้ากับการเจริญเติบโตและรูปร่างของพืช ทำให้สามารถตรวจสอบแบบเรียลไทม์ในสถานที่จริงได้
แตกต่างจากการถ่ายภาพด้วยแสง เซ็นเซอร์แบบสวมใส่ได้มีความไวต่อปัจจัยแวดล้อมน้อยกว่าและให้ข้อมูลที่แม่นยำกว่า เมื่อตรวจสอบอุณหภูมิและความชื้นของใบไม้ เซ็นเซอร์แบบสวมใส่ได้จะใช้การเชื่อมต่อไร้สายและวัสดุขั้นสูงเพื่อให้การวัดที่เชื่อถือได้และแม่นยำ
เซนเซอร์ที่มีอิเล็กโทรดแบบยืดหยุ่นช่วยให้การวัดศักยภาพทางชีวภาพมีความก้าวหน้า ลดความเสียหายต่อพืช และสามารถตรวจสอบได้อย่างต่อเนื่อง การตรวจจับการตอบสนองต่อความเครียดสามารถปรับปรุงได้โดยใช้เซนเซอร์ที่ตรวจสอบสัญญาณเริ่มต้นของโรคหรือความเครียดจากสิ่งแวดล้อม เช่น รังสีอัลตราไวโอเลตและการสัมผัสกับโอโซน
เซ็นเซอร์แบบสวมใส่ได้ยังโดดเด่นในด้านการตรวจสอบสภาพแวดล้อม โดยประเมินปัจจัยต่างๆ เช่น อุณหภูมิอากาศ ความชื้น แสง และการมีอยู่ของสารกำจัดศัตรูพืช เซ็นเซอร์แบบหลายโหมดบนแพลตฟอร์มที่น้ำหนักเบาและยืดหยุ่นได้จะรวบรวมข้อมูลแบบเรียลไทม์ ซึ่งมีความสำคัญต่อการทำความเข้าใจสภาพแวดล้อมขนาดเล็กที่มีอิทธิพลต่อการเจริญเติบโตของพืช
แม้ว่าเซ็นเซอร์แบบสวมใส่ได้จะมีศักยภาพสูงในการจำแนกลักษณะทางพืช แต่ก็ยังเผชิญกับความท้าทายต่างๆ เช่น การรบกวนการเจริญเติบโตของพืช การเชื่อมต่อที่ไม่แข็งแรง ประเภทสัญญาณที่จำกัด และพื้นที่การตรวจสอบที่จำกัด แนวทางแก้ไขได้แก่ วัสดุที่มีน้ำหนักเบา นุ่ม ยืดหยุ่น และโปร่งใส รวมถึงเทคโนโลยีการเชื่อมต่อขั้นสูงและการบูรณาการโหมดการวัดหลายโหมด
เนื่องจากเทคโนโลยีเซ็นเซอร์แบบสวมใส่ได้มีการพัฒนาอย่างต่อเนื่อง คาดว่าจะเข้ามามีบทบาทสำคัญในการเร่งกระบวนการจำแนกลักษณะทางฟีโนไทป์ของพืช ซึ่งจะช่วยให้เข้าใจปฏิสัมพันธ์ระหว่างพืชกับสิ่งแวดล้อมได้ดียิ่งขึ้น