นาโนเซ็นเซอร์ ระบบประสาทอัจฉริยะแห่งโลกเทคโนโลยี

23 ตุลาคม 2559

เมื่อพูดถึง “เซ็นเซอร์” พวกเราสามารถนึกถึง “ตัวรับสัมผัส” ซึ่งเปรียบเสมือนระบบประสาทสัมผัสทั้ง 5 ของมนุษย์

โดย...ศศินี บุณยรัตพันธุ์

เมื่อพูดถึง “เซ็นเซอร์” พวกเราสามารถนึกถึง “ตัวรับสัมผัส” ซึ่งเปรียบเสมือนระบบประสาทสัมผัสทั้ง 5 ของมนุษย์ ได้แก่ ตา หู จมูก ลิ้น กาย นั่นเอง “เซ็นเซอร์” เกิดจากการนำเทคโนโลยีมาสร้างสิ่งที่สามารถรับ ตรวจจับ และวัดสิ่งต่างๆ ได้ เช่น เครื่องตรวจวัดในหลากหลายรูปแบบ อาจเป็นตรวจวัดปริมาณสารเคมี สารพิษในน้ำ วัตถุที่สามารถระเบิดได้ เช่น สารปรอท สารตะกั่ว สารเมลามีน หรือตรวจหาเชื้อโรคต่างๆ ที่ทำให้เกิดการติดเชื้อในระบบทางเดินอาหาร เช่น เชื้อ E. coli และเชื้อ Salmonella ในอาหาร การตรวจติดตามดังกล่าวจะช่วยให้เราสามารถป้องกัน และหลีกเลี่ยงเหตุการณ์ร้ายแรงที่อาจส่งผลต่อสุขภาพ ชีวิต ทรัพย์สิน และสิ่งแวดล้อม

อย่างไรก็ดี เซ็นเซอร์ดูจะไม่เพียงพอต่อความต้องการในชีวิตของเรา จึงได้มีการพัฒนานาโนเซ็นเซอร์ โดยใช้เทคโนโลยีนาโนที่เป็นการสร้างจากอะตอมและโมเลกุลของสิ่งต่างๆ ที่ไม่มีชีวิตขนาดหนึ่งในพันล้านส่วนมาใช้ให้เกิดประโยชน์ในชีวิตประจำวันมากที่สุด ดังนั้นนาโนเซ็นเซอร์จึงมีขนาดเล็ก และข้อดีคือใช้พลังงานน้อยมาก ติดตั้งได้ไม่จำกัดสถานที่ มีต้นทุนการผลิตที่ต่ำลง มีสมรรถนะที่พัฒนาสูงขึ้น เป็นการพัฒนาโดยเฉพาะเพื่อช่วยให้ประชาชนมีสุขภาพดี และสามารถช่วยรักษาโรคภัยไข้เจ็บ

นาโนเซ็นเซอร์ ระบบประสาทอัจฉริยะแห่งโลกเทคโนโลยี

NASA ได้พัฒนานาโนเซ็นเซอร์สำหรับติดกับโทรศัพท์มือถือที่สามารถตรวจจับสารพิษในอากาศ แถมยังนำไปประยุกต์ใช้ได้หลากหลาย ซึ่งตัวที่เห็นในภาพถูกออกแบบมาเพื่อใช้กับไอโฟน (แต่ก็รองรับการทำงานกับโทรศัพท์รุ่นใหม่ๆ ที่ไม่ใช่ไอโฟนด้วย) เซ็นเซอร์ตัวนี้สามารถนำไปประยุกต์ใช้ได้อย่างหลากหลาย และหนึ่งในนั้นก็คือการนำมาใช้ตรวจเบาหวานหรือมะเร็ง อุปกรณ์ตัวนี้จะช่วยให้วินิจฉัยโรคได้เร็วขึ้น ยิ่งถ้าตรวจพบเร็วเท่าไหร่การรักษาก็จะง่ายขึ้นเท่านั้น นั่นหมายถึงการช่วยชีวิตคนให้มีชีวิตได้ยืนยาวขึ้น เพราะคุณภาพลมหายใจของคนเราจะมีคุณสมบัติที่ต่างออกไปเมื่อมีเชื้อโรคปะปนมาด้วย นาโนเซ็นเซอร์ตัวนี้จะสามารถตรวจจับปริมาณของเชื้อโรคที่พ่นออกมาขณะที่พูด ในกรณีที่เป็นเบาหวาน ระดับของอะซีโตนในลมหายใจจะเป็นตัวบอกว่าระดับน้ำตาลในเลือดของคุณสูงหรือต่ำแค่ไหน ทำให้การตรวจเบาหวานด้วยลมหายใจจะสะดวกและรู้ผลได้เร็วกว่าการเจาะเลือดแบบปกติ ในกรณีของโรคมะเร็ง จะตรวจมะเร็งปอดได้ด้วยการวัด Nitrous oxide ที่ออกมาพร้อมกับลมหายใจ

การพัฒนาจมูกเทียมหรือจมูกอิเล็กทรอนิกส์มาใช้ประโยชน์ในวงการแพทย์และทางการเกษตรทั้งในและต่างประเทศ จนถึงปัจจุบันมีบริษัทหลายแห่งที่ผลิตจมูกเทียมออกวางจำหน่ายในท้องตลาด ทั้งที่ใช้ในการตรวจหาปริมาณก๊าซพิษ ตรวจสอบคุณภาพอากาศ ในการตรวจสอบและกำหนดมาตรฐานคุณภาพอาหารและวินิจฉัยโรค เช่น จมูกอิเล็กทรอนิกส์ ที่ตรวจหาสารเคมี ซึ่งแยกสกัดมาจากอัลคีน และเบนซีน อันเป็นพวกสารไฮโดรคาร์บอน ซึ่งจะระบายปะปนออกมากับลมหายใจของผู้ป่วย ซึ่งแพทย์นำมาประยุกต์ใช้ในการตรวจมะเร็งในระยะเริ่มแรกได้

นาโนเซ็นเซอร์ ระบบประสาทอัจฉริยะแห่งโลกเทคโนโลยี

นักวิจัยศูนย์นาโนเทคโนโลยีแห่งชาติ (นาโนเทค) สวทช. ได้พัฒนาเครื่องมือสำหรับตรวจวัดรสชาติอาหารไทย หรือ E-SenSS ที่เลียนแบบการรับรู้ทางประสาทสัมผัสและการประมวลผลของมนุษย์ โดยประกอบเทคโนโลยี 3 ส่วนย่อยเข้าด้วยกัน ได้แก่ จมูกอิเล็กทรอนิกส์ ใช้ตรวจวัดกลิ่น ลิ้นอิเล็กทรอนิกส์ ใช้ตรวจวัดรสชาติ และตาอิเล็กทรอนิกส์ ใช้ตรวจวัดสี นวัตกรรมนี้มีประโยชน์อย่างยิ่งในอุตสาหกรรมอาหาร โดยเฉพาะอุตสาหกรรมอาหารส่งออก ซึ่งมีความหลากหลายของรสชาติตามความนิยมของผู้บริโภคในแต่ละประเทศ เพื่อให้คงไว้ซึ่งรสชาติอาหารไทยในตลาดโลก

อีกตัวอย่างหนึ่งของนาโนเซ็นเซอร์ คือ ระบบอินเตอร์ล็อก หรืออุปกรณ์ตัดระบบสตาร์ทเครื่องยนต์ (Ignition Interlock Device) เป็นการประยุกต์ใช้นาโนเทคโนโลยีอินเตอร์ล็อกในระบบเซ็นเซอร์ที่ฝังอยู่ในแผงหน้าปัดรถ ที่สามารถตรวจวัดระดับแอลกอฮอล์จากลมหายใจ ถ้าระบบตรวจวัดได้ว่าคนขับมีระดับแอลกอฮอล์ในเลือดสูงเกินกว่าค่าที่กำหนด เครื่องยนต์จะไม่สามารถสตาร์ทได้ หลายประเทศกำลังมีการพิจารณากฎหมายที่จะบังคับให้มีการติดตั้งระบบอินเตอร์ล็อกสำหรับผู้ขับขี่ที่มีความผิดเมาแล้วขับ โดยเฉพาะอย่างยิ่งในผู้ที่กระทำผิดซ้ำ อุปกรณ์ชนิดนี้จะช่วยในด้านความปลอดภัย น่าจะช่วยลดปัญหาอุบัติเหตุที่เกิดขึ้นจากผู้ขับขี่ที่อยู่ในสภาพมึนเมาจากการดื่มสุรา

ด้วยประโยชน์ต่างๆ ที่กล่าวมา ทำให้เห็นได้ว่านาโนเซ็นเซอร์เปรียบเสมือนเป็นส่วนหนึ่งของชีวิตของเรา เหมือนกับมีหูตาจมูกอิเล็กทรอนิกส์ในทุกๆ ที่ของวิถีชีวิตเรา ซึ่งจะนำไปสู่การตัดสินใจหรือตอบสนองได้ทันเวลาในทุกๆ เรื่อง ดังนั้นการนำนาโนเทคโนโลยีมาใช้จึงมีส่วนสำคัญที่ทำให้เกิดความก้าวหน้าในการพัฒนาระบบนาโนเซ็นเซอร์ และเป็นประโยชน์ต่อการขับเคลื่อนประเทศในระยะยาว

นาโนเซ็นเซอร์ ระบบประสาทอัจฉริยะแห่งโลกเทคโนโลยี