นาฬิกาเตือนก๊าซพิษ แกดเจ็ตไทยตอบอุตฯ

และโครงการวิจัย “นาโนก๊าซเซนเซอร์เพื่อความปลอดภัยของชีวิตและสิ่งแวดล้อม” คว้ารางวัล 2018 TRF-OHEC-Scopus Young Researcher Award สาขาฟิสิกส์ สํานักงานกองทุนสนับสนุนการวิจัย (สกว.)

จากความพยายามพัฒนาให้เซนเซอร์ใช้งานได้อย่างมีประสิทธิภาพในราคาที่จับต้องได้เพียงหลักสิบบาท แต่ยังเกิดโจทย์ใหม่ที่ต้องทำให้เกิดการใช้งานได้ง่าย นักวิจัยจึงพัฒนาออกมาในรูปของต้นแบบนาฬิกาตรวจจับก๊าซพิษ ที่เพียงตั้งค่าความเข้มข้นของก๊าซแต่ละชนิดที่ต้องการตรวจสอบ เมื่อถึงระดับที่ตั้งไว้ นาฬิกาจะส่งเสียงเตือน และค่อยๆ หยุดเมื่อความเข้มข้นของก๊าซลดลง

ตรวจจับเพื่อความปลอดภัย

“เราเคยเห็นข่าวที่คนเปิดแอร์นอนในรถ ซึ่งหากการเผาไหม้ไม่สมบูรณ์ ก๊าซคาร์บอนมอนออกไซด์อาจรั่ว โดยที่คนในรถไม่รู้ตัวเลย เพราะเป็นก๊าซที่ไร้สี ไร้กลิ่น ที่จมูกเราไม่สามารถรับรู้ได้เลย หรือหากเป็นพื้นที่อุตสาหกรรม ที่เสี่ยงก๊าซพิษเช่น บ่อบำบัดน้ำเสีย โรงงานทำน้ำแข็ง ห้องเย็น และอื่นๆ ก็มีเทคโนโลยีเซนเซอร์ตรวจจับที่นิยมอยู่มี 2 ชนิด คือ แบบโลหะสารกึ่งตัวนำ และแบบไฟฟ้าเคมี แต่มีข้อจำกัดทั้งเรื่องของความเสถียร ราคาร และขนาดที่ไม่เอื้อให้ใช้งาน” ผศ.ชัชวาล กล่าว

เทคโนโลยีทั้งสองแบบนี้ยังมีข้อจำกัดอยู่มาก เช่น แบบโลหะสารกึ่งตัวนำ จำเป็นต้องใช้ความร้อนสูงในการทำงาน และมีค่าการเลือกตอบสนองต่อก๊าซเฉพาะที่ต่ำ ขณะที่แบบไฟฟ้าเคมีมีการตอบสนองต่อก๊าซจำเพาะสูง แต่ยังมีปัญหาเรื่องเสถียรภาพการใช้งานและช่วงจำกัดในการตรวจจับปริมาณก๊าซ ทำให้นักวิจัยทั่วโลกยังคงค้นหาวัสดุใหม่ และวิธีการผลิตเซนเซอร์แบบต่างๆ เพื่อทำให้ก๊าซเซนเซอร์ที่ผลิตขึ้นมีเสถียรภาพการใช้งานสูงและพกพาได้

“นาโนก๊าซเซนเซอร์” จึงเกิดขึ้นโดยใช้องค์ความรู้พัฒนาสูตรหมึกไฟฟ้าที่ใช้เทคโนโลยีที่หลากหลาย คำนึงถึงต้นทุนราคาถูกที่ทุกคนสามารถผลิตได้จากที่บ้านหรือที่ทำงาน โดยใช้เครื่องพิมพ์แบบอิงค์เจ็ต

ผศ. ชัชวาล เลือกใช้วัสดุนาโนที่ตอบสนองต่อกลิ่น เช่น กราฟีน ทังสเตนแท่งนาโนลวดนาโนซิงค์ออกไซค์แบบ core shell เป็นต้น และเมื่อรวมเซนเซอร์ชนิดต่างๆ เป็นอุปกรณ์ บ่อยครั้งจะเรียกว่า “จมูกอิเล็กทรอนิกส์” ที่สามารถตรวจจับและแยกแยะกลิ่นก๊าซพิษไอระเหยชนิดต่างๆ เช่น แอมโมเนีย คาร์บอนมอนออกไซค์ โอโซน ออกซิเจน และไนโตรเจนไดออกไซด์ เป็นต้น

“ตอนนี้ เราพัฒนาเซนเซอร์ตรวจจับก๊าซแอมโมเนียได้แล้ว ซึ่งเป็นก๊าซที่มักพบในโรงงานทำน้ำแข็งหรือห้องเย็นต่างๆ และอยู่ระหว่างพัฒนาเซนเซอร์ตรวจจับก๊าซคาร์บอนมอนนอกไซด์ ที่คิดว่าจะเสร็จในช่วงปี 2561 พร้อมทั้งพัฒนาตัวต้นแบบนาฬิกาเวอร์ชั่น 2 ให้มีขนาดเล็กลง ดีไซน์น่าสวมใส่มากขึ้น และสามารถตรวจจับแก๊ซพิษได้ 2 ชนิด จากปัจจุบันที่ตรวจได้ครั้งละ 1 ชนิด เพื่อให้ใช้ได้ง่ายในชีวิตประจำวัน ลดความเสี่ยงของชีวิต พร้อมกันนี้ยังมองถึงการต่อยอด เชื่อมต่อกับโทรศัพท์มือถือผ่านแอพพลิเคชั่นในอนาคต” ผศ.ชัชวาล กล่าว

นวัตกรรมตอบอุตสาหกรรม

สำหรับโอกาสทางการตลาดมีอยู่มาก โดยเฉพาะเมื่อผู้บริโภคให้ความสำคัญกับสุขภาพ ในขณะที่ตัวผลิตภัณฑ์มีราคาที่เอื้อมถึง ด้วยต้นทุนเซนเซอร์หลักสิบบาท ต้นทุนนาฬิกาหลักร้อยบาท คุ้มค่าเมื่อเทียบกับความสูญเสียที่อาจจะเกิด ซึ่งจะสามารถเข้าถึงกลุ่มเป้าหมายทั้งบุคคลทั่วไปที่ต้องดูแลสุขภาพและหลีกเลี่ยงก๊าซพิษ และแรงงานในโรงงานอุตสาหกรรมหรือต้องทำงานในพื้นที่เสี่ยงต่างๆ เช่น บ่อบำบัดน้ำเสีย ฟาร์ม และอื่นๆ

โครงการวิจัย “นาโนก๊าซเซนเซอร์ “ นี้ยังได้องค์ความรู้ใหม่ในการผลิตก๊าซเซนเซอร์แบบโค้งงอชนิดใหม่ ซึ่งเป็นการนำเอาเทคโนโลยีจอเปล่งแสง รวมกับวัสดุโพลิเมอร์นำไฟฟ้าที่สามารถตอบสนองต่อก๊าซได้ดี นำมาทำเป็นอุปกรณ์ก๊าซเซนเซอร์โดยหากมีก๊าซหรือกลิ่นที่ต้องการตรวจจับมาเกาะยังอุปกรณ์จะทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงความเข้มของแสง

ในอนาคตจะพัฒนานำไปสู่อุปกรณ์ที่ใช้ง่าย โดยอาศัยการสังเกตการเปลี่ยนสีของแสงภายหลังตรวจจับกลิ่นหรือก๊าซที่ต้องการ ที่จะต่อยอดเป็นอุปกรณ์ที่ผู้ใช้จะสามารถพกติดตัวหรือสวมใส่ยังร่างกาย และหากมีก๊าซพิษอันตรายจะทำให้ผู้ใช้สามารถสังเกตสีของแสงที่เปลี่ยนแปลงได้ทันที