| Login
 ขณะนี้คุณอยู่ที่หน้า : Knowledge Sharing > การเพิ่มผลผลิต External
การเพิ่มผลผลิต

  การเพิ่มผลผลิต

  จมูกอิเล็กทรอนิกส์ (Electronic Nose)

จมูกอิเล็กทรอนิกส์ (Electronic Nose) เป็นโครงการร่วมวิจัยระหว่าง NECTEC, MTEC, NANOTEC, มหาวิทยาลัยมหิดล และบริษัทเอกชนที่สนใจนำไปใช้ ได้แก่ ไร่ไวน์กรานมอนเต้ เขาใหญ่

 

รูปแสดงเครื่องจมูกอิเล็กทรอนิกส์ภาคสนาม

โครงการวิจัยและพัฒนาระบบตรวจวัดก๊าซด้วยเทคโนโลยีเซ็นเซอร์อาร์เรย์ เป็นโครงการที่มีวัตถุประสงค์ที่วิจัยและพัฒนาและสร้างความสามารถ(Capability) ในการผลิตเชิงพาณิชย์หัววัดเซ็นเซอร์ขนาดเล็กสำหรับวัดก๊าซที่ใช้เทคโนโลยีเซ็นเซอร์หลายชนิดรวมกัน ได้แก่ เทคโนโลยีฟิล์มบาง เทคโนโลยีระบบเครื่องกลไฟฟ้าจุลภาค (MEMS)และนาโนเทคโนโลยี โดยเน้นที่เซ็นเซอร์สำหรับตรวจวัดกลิ่น เพื่อผลิตระบบตรวจวัดกลิ่นแบบฉลาด (Electronic olfactory sensing system) ซึ่งสามารถนำไปใช้ในอุตสาหกรรมอาหารและการตรวจวัดสภาพแวดล้อม ซึ่งเป็นองค์ความรู้เพื่อนำไปใช้ในการสร้างเครื่องมือตรวจวัดต่างๆ เช่น เครื่องตรวจวัดความสดของอาหาร วัดการบูดหรือเน่าเสียในอาหาร เครื่องตรวจวัดคุณภาพของเครื่องดื่ม ที่มีความเที่ยงตรงสูงกว่าแบบเดิม เป็นต้น โดยมีการประมวลผลชนิดของก๊าซเพื่อความแม่นยำในการตรวจวัด และมีความไวในการตรวจวัดที่สูงมาก

รูปแสดงการนำไปใช้ตรวจสอบคุณภาพไวน์ที่ไร่องุ่นกรานมอนเต้ เขาใหญ่

เหตุผลที่วิจัย เนื่องจากความสามารถในการบ่งชนิดของกลิ่นในมนุษย์นั้นไม่คงที่และมีข้อจำกัดจากปัจจัยกระตุ้นภายนอก ทั้งความอ่อนล้า อารมณ์ สภาพอากาศหรืออุณหภูมิขึ้น เซนเชอร์อัจฉริยะอาศัยหลักการเดียวกับการรับรู้กลิ่นของมนุษย์ เรียกว่า “จมูกอิเล็กทรอนิกส์ (Electronic Nose)” หรือ “ระบบตรวจวัดกลิ่นด้วยอาร์เรย์เซนเซอร์” จะช่วยลดข้อจำกัดของจำแนกกลิ่นของผู้เชี่ยวชาญที่อาศัยประสาทสัมผัส โดยใช้การส่งสัญญาณที่แตกต่างกันของพอลิเมอร์แต่ละชนิดในจมูกเทียม เพื่อใช้จดจำและจำแนกสารเคมีต่างๆ สามารถนำไปประยุกต์ใช้ได้อย่างกว้างขวาง โดยกลิ่นเป็นสารเคมีระเหย (Volatile chemical) ที่มีขนาดโมเลกุลไม่เกิน 300 ดาลตัน (Daltons) ซึ่งมนุษย์และสัตว์จะมีตัวตรวจจับสารเคมีของกลิ่น (olfactory) ที่ส่งสัญญาณไปยังสมองเพื่อประมวลว่าเป็นสัญญาณของกลิ่นใด ทั้งนี้การรับรู้กลิ่นเกี่ยวข้องกับปฏิกิริยาน้อยมากเนื่องจากระหว่างกระบวนการรับรู้กลิ่นโมเลกุลของกลิ่นไม่ได้มีการเปลี่ยนแปลง จมูกอิเล็กทรอนิกส์ก็อาศัยหลักการคล้ายๆ กัน โดยจะใช้เซนเซอร์ที่ความต้านทานไฟฟ้าเปลี่ยนไปเมื่อดูดซับสารเคมีระเหย (conductometric chemosensor) ซึ่งตัวอุปกรณ์ประกอบไปด้วยฮาร์ดแวร์และซอฟต์แวร์ ซึ่งฮาร์ดแวร์จะมีเซนเซอร์ที่ไม่เฉพาะเจาะจงกับเพียงสารเคมีตัวใดตัวหนึ่ง และเซนเซอร์แต่ละตัวก็มีความไวต่อสารเคมีระเหยไม่เท่ากัน ซึ่งซอฟต์แวร์ก็จะนำสัญญาณจากเซนเซอร์แต่ละตัวมาประมวลเพื่อจำแนกกลิ่นได้ ในส่วนของเซนเซอร์ทำจากโพลิเมอร์นำไฟฟ้าที่มีอนุภาคนำไฟฟ้าซึ่งอาจเป็น พอลิเมอร์นำไฟฟ้า คาร์บอน หรือผงโลหะ กระจายตัวอยู่ในเนื้อพอลิเมอร์ มีลักษณะเป็นโครงข่ายต่อเนื่องเพื่อเป็นเส้นทางให้อิเล็กตรอนเคลื่อนที่จากขั้วไฟฟ้าหนึ่งไปยังอีกขั้วได้ เมื่อมีสารเคมีระเหยเข้ามาสัมผัสจะทำให้โครงข่ายของอนุภาคตัวนำไฟฟ้าขยายตัวและเส้นทางเดินของอิเล็กตรอนบางตัวถูกตัดขาด ซึ่งจะทำให้ความต้านทานไฟฟ้าเพิ่มขึ้น และพอลิเมอร์จะกลับเข้าสู่สภาพเดิมเมื่อสารเคมีระเหยถูกปล่อยออกไป ระบบตรวจวัดกลิ่นด้วยอาร์เรย์เซนเซอร์ดังกล่าวจะช่วยลดค่าใช้จ่ายในการตรวจสอบคุณภาพอาหารด้วยกลิ่นโดยผู้เชี่ยวชาญที่มีมานานแล้ว แต่ส่วนใหญ่จำกัดกับผลผลิตที่มีราคาแพง เพราะผู้เชี่ยวชาญที่มีพรสวรรค์และผ่านการฝึกฝนมีอยู่จำกัด ประกอบกับไม่สามารถทำงานให้มีความแม่นยำได้ต่อเนื่อง ซึ่งระบบดังกล่าวจะช่วยให้ขั้นตอนการตรวจสอบมีความแม่นยำมากยิ่งขึ้น
ประโยชน์ของจมูกอิเล็กทรอนิกส์คืออาจจะใช้เป็นอุปกรณ์มาตรฐานในการจดจำและแยกแยะกลิ่นเพื่อทดแทนหรือเป็นส่วนเสริมการทำงานของมนุษย์หรือสัตว์ ข้อดีจากการมีอุปกรณ์มาตรฐานเพื่อจดจำและแยกแยะกลิ่นมีมากมาย ดังเช่นในอุตสาหกรรมอาหาร ทั้งก่อน ระหว่าง และหลังกระบวนการแปรรูป ยกตัวอย่างเช่น ความสดของผักผลไม้ หรือเนื้อสัตว์ หรือความสุกดิบของผลไม้ ก็จะมีกลิ่นต่างกัน ชนิด(สายพันธุ์)ของผัก ผลไม้ ก็มีกลิ่นต่างกัน เช่นข้าวหอมมะลิจะมีกลิ่นเฉพาะตัว การบ่มไวน์ซึ่งต้องการปัจจัยหลายประการการที่จะบ่งบอกว่าไวน์บ่มได้ที่หรือไม่ต้องอาศัยกลิ่นเป็นส่วนหนึ่งของการตรวจสอบ ซึ่งการตรวจสอบในปัจจุบันทำโดยผู้เชี่ยวชาญที่เป็นมนุษย์ที่ถูกฝึกมาเป็นพิเศษ การใช้เครื่องจมูกอิเล็กทรอนิกส์จึงเป็นประโยชน์ในอุตสาหกรรมอาหารและเครื่องดื่ม

รูปแสดงการใช้แยกแยะไวน์ขาวและไวน์แดงเชิงพาณิชย์  และรูปแสดงการใช้งานตรวจสอบและแยกแยะคุณภาพเครื่องดื่มสุรา ได้แก่ เบียร์ วิสกี้ และไวน์

วิจัยและพัฒนาโดยศูนย์เทคโนโลยีอิเล็กทรอนิกส์และคอมพิวเตอร์แห่งชาติ, ศูนย์เทคโนโลยีโลหะและวัสดุแห่งชาติ, ศูนย์พันธุวิศวกรรมและเทคโนโลยีชีวภาพแห่งชาติ และมหาวิทยาลัยมหิดล

สงวนลิขสิทธิ์ © 2551 โดย พลังงาน,ประสิทธิภาพ และการเพิ่มผลผลิต