‘M Sense’ ชุดตรวจโลหะปนเปื้อนในน้ำ ลดค่าตรวจ เพิ่มคุณภาพน้ำกินน้ำใช้ให้ประชาชนไทย | TS News

โลหะ เป็นแร่ธาตุที่พบได้ทั่วไปในเปลือกโลก จึงพบการปนเปื้อนของโลหะในแหล่งน้ำธรรรมชาติทั้งน้ำบาดาลและน้ำผิวดินได้อยู่เสมอ นอกจากนี้การดำเนินกิจกรรมต่าง ๆ ในพื้นที่ ทั้งการทำการเกษตร อุตสาหกรรม รวมถึงกิจกรรมในครัวเรือนล้วนทำให้แหล่งน้ำธรรมชาติเกิดการปนเปื้อนโลหะได้เช่นกัน ดังนั้นแล้วผู้ผลิตน้ำประปาจึงควรหมั่นตรวจสอบคุณภาพแหล่งน้ำที่นำมาใช้ผลิต เพราะหากผู้บริโภครับประทานน้ำที่มีโลหะปนเปื้อนเข้าไปมากเกินขนาด หรือบริโภคต่อเนื่องจนเกิดการสะสม โลหะเหล่านั้นอาจเป็นพิษต่อร่างกายของผู้บริโภคจนถึงขั้นเสียชีวิตได้

กระทรวงการอุดมศึกษา วิทยาศาสตร์ วิจัยและนวัตกรรม (อว.) โดยศูนย์นาโนเทคโนโลยีแห่งชาติ (นาโนเทค) และศูนย์เทคโนโลยีอิเล็กทรอนิกส์และคอมพิวเตอร์แห่งชาติ (เนคเทค) สำนักงานพัฒนาวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีแห่งชาติ (สวทช.) วิจัยและพัฒนา ‘M Sense’ ชุดตรวจโลหะปนเปื้อนในน้ำ อาทิ แมงกานีส  ทองแดง เหล็ก และพัฒนาอุปกรณ์เสริม ‘DuoEye Reader’ อุปกรณ์ IoT (Internet of Things) สำหรับประมวลผลปริมาณโลหะปนเปื้อนในน้ำชนิดแจ้งผลการตรวจได้ทันที พร้อมจัดเก็บข้อมูลเข้าสู่ระบบคลาวด์ (cloud) โดยอัตโนมัติ เพื่อช่วยลดภาระงานให้แก่เจ้าหน้าที่ภาคสนาม และเป็นเครื่องมือให้ประชาชนใช้ติดตามการปนเปื้อนของโลหะด้วยตนเอง ทั้งนี้ในการวิจัย สวทช. ได้รับการสนับสนุนจากสำนักงานคณะกรรมการวิจัยแห่งชาติ (วช.) หน่วยบริหารและจัดการทุนด้านการพัฒนาระดับพื้นที่ (บพท.) การประปาส่วนภูมิภาค (กปภ.) และหน่วยงานพันธมิตร

‘M Sense’ ชุดตรวจโลหะปนเปื้อนในน้ำ ลดค่าตรวจ เพิ่มคุณภาพน้ำกินน้ำใช้ให้ประชาชนไทย

ดร.วีรกัญญา มณีประกรณ์ หัวหน้าทีมวิจัยวัสดุตอบสนองระดับนาโน (RNM) นาโนเทค สวทช. เล่าว่า จุดเริ่มต้นในการพัฒนาชุดตรวจคุณภาพน้ำในรูปแบบใช้งานง่ายและมีราคาจับต้องได้ มาจาก รศ. นสพ. ดร.ศุภชัย เนื้อนวลสุวรรณ ผู้เชี่ยวชาญจากศูนย์เชี่ยวชาญเฉพาะทางการวิเคราะห์ความเสี่ยงอาหารและน้ำ (Center of Excellence in Food and Water Risk Analysis: FAWRA) คณะสัตวแพทยศาสตร์ จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย เล็งเห็นถึงความสำคัญของความปลอดภัยด้านอาหารและน้ำดื่ม (ทั้งทางชีวภาพและกายภาพ) จึงได้ชี้ให้ทีมวิจัยทราบถึงปัญหาด้านการตรวจสอบคุณภาพน้ำประปาของประเทศไทยที่ปัจจุบันระบบผลิตน้ำประปาส่วนใหญ่เป็นรูปแบบประปาหมู่บ้าน (นอกเหนือจากการประปาส่วนภูมิภาคและการประปานครหลวงซึ่งมีกระบวนการผลิตที่ได้มาตรฐาน) ซึ่งมีการตรวจสอบคุณภาพน้ำเฉลี่ยเพียงปีละ 1 ครั้งตามกฎหมายกำหนดเท่านั้น เนื่องจากการส่งตรวจตัวอย่างน้ำในห้องปฏิบัติการที่ได้มาตรฐานมีราคาค่าใช้จ่ายค่อนข้างสูง และต้องใช้เวลารอผลตรวจนาน ส่วนอุปกรณ์ภาคสนามที่ใช้ตรวจได้ด้วยตัวเอง ทราบผลการตรวจได้รวดเร็วกว่า ก็มีราคาเครื่องมือที่สูงเกินกว่าที่ผู้ประกอบการรายย่อยจะลงทุนไหว

“อย่างไรก็ตามการติดตามการปนเปื้อนในแหล่งน้ำเพียงปีละ 1 ครั้งอาจไม่เพียงพอ เพราะตามธรรมชาติแล้วคุณภาพของน้ำจะเปลี่ยนแปลงไปตามฤดูกาล รวมถึงการดำเนินกิจกรรมต่าง ๆ ของมนุษย์ อาทิ การทำการเกษตร การขุดลอก การทำเหมืองแร่ ตัวอย่างชนิดของโลหะที่พบการปนเปื้อนได้บ่อยครั้งและมีผลเสียต่อสุขภาพในระยะยาว เช่น แมงกานีส (manganese: Mn)’ ทำให้เกิดอาการอ่อนเพลีย ปวดศีรษะ เยื่อบุในระบบทางเดินอาหารอักเสบ และอาจรุนแรงถึงขั้นเป็นอัมพาต เนื่องจากระบบประสาทถูกทำลาย ทองแดง (copper: Cu)’ ก่อให้เกิดอาการเบื่ออาหาร อาเจียน อ่อนเพลีย เม็ดเลือดแดงแตกตัว และส่งผลต่อการทำงานของตับ”

จากปัญหาดังกล่าว ทีมวิจัยได้นำความเชี่ยวชาญด้านการสังเคราะห์โมเลกุลสารอินทรีย์ในระดับนาโนที่พัฒนาขึ้นสำหรับใช้ในงานด้านการแพทย์มาประยุกต์ใช้ในการพัฒนา โมเลกุลเซนเซอร์ที่ทำปฏิกิริยาจำเพาะกับโลหะแต่ละชนิด ซึ่งแสดงสีเฉพาะตัวได้หลังทำปฏิกิริยากับโลหะที่ปนเปื้อนอยู่ในน้ำโดยทีมได้ตั้งชื่อชุดเทคโนโลยีนี้ว่า ‘M Sense (Metal Sense)’ ปัจจุบันเทคโนโลยีในกลุ่ม M Sense ที่พร้อมถ่ายทอดเทคโนโลยีแล้วมี 3 ชนิด คือ ‘Mn Sense (Manganese Sense)’ ชุดตรวจการปนเปื้อนของแมงกานีส ‘Cu Sense (Copper Sense)’ ชุดตรวจการปนเปื้อนของทองแดง และ ‘Fe Sense (Iron Sense)’ ชุดตรวจการปนเปื้อนของเหล็ก

‘M Sense’ ชุดตรวจโลหะปนเปื้อนในน้ำ ลดค่าตรวจ เพิ่มคุณภาพน้ำกินน้ำใช้ให้ประชาชนไทย

‘M Sense’ ชุดตรวจโลหะปนเปื้อนในน้ำ ลดค่าตรวจ เพิ่มคุณภาพน้ำกินน้ำใช้ให้ประชาชนไทย

‘M Sense’ ชุดตรวจโลหะปนเปื้อนในน้ำ ลดค่าตรวจ เพิ่มคุณภาพน้ำกินน้ำใช้ให้ประชาชนไทย

‘M Sense’ ชุดตรวจโลหะปนเปื้อนในน้ำ ลดค่าตรวจ เพิ่มคุณภาพน้ำกินน้ำใช้ให้ประชาชนไทย

‘M Sense’ ชุดตรวจโลหะปนเปื้อนในน้ำ ลดค่าตรวจ เพิ่มคุณภาพน้ำกินน้ำใช้ให้ประชาชนไทย
ทีมพัฒนาโมเลกุลเซ็นเซอร์ M Sense

ดร.วีรกัญญา อธิบายว่า ผลิตภัณฑ์ในกลุ่ม M Sense ผ่านการออกแบบให้ใช้งานง่าย เพียงผู้ทดสอบเก็บตัวอย่างน้ำมาใส่ในขวดทดลองตามปริมาณที่กำหนด เติมน้ำยาทดสอบลงในขวดแล้วรอเวลา 1-3 นาที (ระยะเวลาการตรวจขึ้นอยู่กับชนิดของโลหะที่ต้องการตรวจ) หากสีของน้ำเปลี่ยนแปลงไปแสดงว่ามีการปนเปื้อนของโลหะชนิดที่ตรวจ ซึ่งผู้ตรวจสามารถตรวจสอบปริมาณการปนเปื้อนเชิงคุณภาพหรือเชิงกึ่งปริมาณได้จากการนำขวดการทดลองไปวางเทียบกับชาร์ตสีของผลิตภัณฑ์ นอกจากนี้เพื่อให้ผู้ตรวจทราบถึงผลเชิงปริมาณสำหรับนำไปใช้วางแผนปรับปรุงคุณภาพน้ำได้อย่างเหมาะสม ทีมวิจัยได้ร่วมกับกลุ่มวิจัยอุปกรณ์สเปกโทรสโกปีและเซนเซอร์ (SSDRG) จากเนคเทค สวทช. สร้างเครื่องอ่านปริมาณสารเคมีในน้ำแบบพกพา DuoEye Reader เพื่อใช้คำนวณปริมาณโลหะปนเปื้อนในน้ำและแจ้งผลโดยระบุปริมาณการปนเปื้อน

‘M Sense’ ชุดตรวจโลหะปนเปื้อนในน้ำ ลดค่าตรวจ เพิ่มคุณภาพน้ำกินน้ำใช้ให้ประชาชนไทย
DuoEye Reader ผลงานต้นแบบโดย เนคเทค สวทช.

“DuoEye Reader เป็นอุปกรณ์ IoT ที่ผ่านการออกแบบให้ใช้งานง่าย เพียงนำขวดทดสอบที่บรรจุน้ำตัวอย่างใส่ในเครื่องอ่านแล้วกดปุ่ม ‘blank’ เพื่อบันทึกค่าสีเริ่มต้น จากนั้นนำขวดทดสอบออกมาเติมสารทดสอบ M Sense แล้วนำกลับไปใส่ในเครื่องอ่านฯ อีกครั้ง แล้วกดปุ่ม ‘measure’ เพื่อเริ่มประมวลผล เครื่องอ่านจะคำนวณค่าสีที่เปลี่ยนแปลงไปและแสดงผลการปนเปื้อนออกมาเป็นตัวเลข (ใช้เวลาในการประมวลผล 1-3 นาที ขึ้นอยู่กับชนิดของสารปนเปื้อนที่ตรวจ) พร้อมจัดส่งข้อมูลการตรวจวัดทั้งวันที่ เวลา พิกัด และปริมาณการปนเปื้อนเข้าสู่ระบบคลาวด์โดยอัตโนมัติ เพื่อให้ผู้ได้รับสิทธิ์เข้าถึงข้อมูลการตรวจสอบได้จากทุกที่ทุกเวลาแบบเรียลไทม์ ปัจจุบัน DuoEye Reader ผ่านการทดสอบมาตรฐานความปลอดภัยทางไฟฟ้าและอิเล็กทรอนิกส์ IEC/EN 61010-1 จากศูนย์ทดสอบผลิตภัณฑ์ไฟฟ้าและอิเล็กทรอนิกส์ (PTEC) สวทช. เรียบร้อยแล้ว”

‘M Sense’ ชุดตรวจโลหะปนเปื้อนในน้ำ ลดค่าตรวจ เพิ่มคุณภาพน้ำกินน้ำใช้ให้ประชาชนไทย

‘M Sense’ ชุดตรวจโลหะปนเปื้อนในน้ำ ลดค่าตรวจ เพิ่มคุณภาพน้ำกินน้ำใช้ให้ประชาชนไทย
ทีมพัฒนา DuoEye Reader

ชุดตรวจโลหะปนเปื้อนในน้ำ M Sense ที่ทีมวิจัยพัฒนาขึ้นมีประสิทธิภาพการตรวจสอบการปนเปื้อนเทียบเท่ากับชุดตรวจมาตรฐานสากลที่ประเทศไทยต้องนำเข้าจากต่างประเทศ แต่มีจุดแข็งที่โดดเด่นกว่าหลายประการ อาทิ มีความจำเพาะกับชนิดของโลหะ มีความปลอดภัยในการใช้งานสูงเนื่องจากหลีกเลี่ยงการใช้สารเคมีอันตรายในการทดสอบ การตรวจแต่ละตัวอย่างใช้เวลาในการตรวจสั้น เพียงประมาณ 3-5 นาทีเท่านั้น ขณะที่ชุดตรวจทั่วไปใช้เวลา 15-30 นาที นอกจากนี้ทั้ง M Sense และ DuoEye Reader ยังผ่านการออกแบบให้ใช้งานง่ายเหมาะกับทั้งเด็กและผู้ใหญ่ด้วย ทั้งนี้หากพิจารณาเพิ่มเติมในมุมของการลงทุนค่าอุปกรณ์เพื่อการใช้งานในระยะยาวแล้ว เครื่อง DuoEye Reader ยังมีอีกหนึ่งจุดแข็งที่สำคัญ คือ ออกแบบให้ใช้งานร่วมกับชุดตรวจสารปนเปื้อนในน้ำทุกประเภทที่ทีมวิจัยนาโนเทค สวทช. พัฒนาขึ้นได้ ภาครัฐและภาคเอกชนที่มีอุปกรณ์นี้แล้วไม่ต้องลงทุนค่าอุปกรณ์เพิ่มเติมเมื่อต้องการตรวจสารปนเปื้อนชนิดอื่น ๆ ที่ทีมวิจัยพัฒนาออกมาใหม่ ทำให้ช่วยประหยัดงบประมาณได้เป็นอย่างดี

ดร.วีรกัญญา เล่าว่า ที่ผ่านมาทีมวิจัยได้นำทั้ง ‘M Sense’ และ ‘DuoEye Reader’ เข้าทดสอบการใช้งานจริงร่วมกับการประปาส่วนภูมิภาค (กปภ.) ศูนย์อนามัยที่ 7 จังหวัดขอนแก่น และสำนักงานสิ่งแวดล้อมและควบคุมมลพิษจังหวัดขอนแก่นเรียบร้อยแล้ว นอกจากนี้ยังได้รับความร่วมมือทดสอบการใช้งานจริงจากภาคประชาชน ชุมชน หมู่บ้าน องค์การบริหารส่วนท้องถิ่นในจังหวัดขอนแก่น และภาคการศึกษาซึ่งเป็นครูและนักเรียนในจังหวัดลำปางมากกว่า 20 โรงเรียน ทีมวิจัยคาดหวังเป็นอย่างยิ่งว่าเมื่ออุปกรณ์ที่พัฒนาขึ้นได้รับการยอมรับจากภาครัฐและภาคประชาชนแล้ว จะมีโอกาสขึ้นทะเบียนเป็นชุดตรวจสอบคุณภาพน้ำที่ใช้ยื่นผลการตรวจต่อภาครัฐได้ตามกฎหมาย เพื่อให้ภาคเอกชนและองค์กรส่วนท้องถิ่นเข้าถึงอุปกรณ์ในราคาย่อมเยา ทำให้ดำเนินการตรวจสอบคุณภาพน้ำได้บ่อยครั้งมากขึ้น ซึ่งจะเกิดผลดีต่อผู้บริโภคต่อไป

‘M Sense’ ชุดตรวจโลหะปนเปื้อนในน้ำ ลดค่าตรวจ เพิ่มคุณภาพน้ำกินน้ำใช้ให้ประชาชนไทย
ทีมทดสอบภาคสนามและถ่ายทอดเทคโนโลยี

นอกจากการวิจัยและพัฒนาผลิตภัณฑ์ในกลุ่ม M Sense ทั้ง 3 ชนิดดังที่กล่าวถึงข้างต้น​ ปัจจุบันทีมวิจัยยังกำลังดำเนินงานพัฒนาชุดตรวจการปนเปื้อนเคมีในน้ำอีกหลายชนิด เพื่อให้ครอบคลุมการตรวจสอบคุณภาพน้ำในประเทศไทยมากยิ่งขึ้น โดยได้เลือกใช้เทคโนโลยีหลักที่มีขั้นตอนการทดสอบเหมือนชุดตรวจที่ผ่านมาหรือมีความคล้ายคลึงกันสูง เพื่อให้ประชาชนใช้งานได้ง่าย ไม่ต้องเรียนรู้การใช้งานใหม่

ดร.วีรกัญญา เสริมว่า ตัวอย่างผลิตภัณฑ์ที่พร้อมถ่ายทอดเทคโนโลยีแล้ว คือ ‘F Sense ชุดตรวจฟลูออไรด์ในน้ำซึ่งมักตรวจพบการปนเปื้อนเกินมาตรฐานในน้ำอุปโภคและบริโภคโดยเฉพาะน้ำบาดาล นอกจากนี้ยังมีชุดตรวจอื่นที่อยู่ในขั้นตอนการพัฒนาและคาดว่าจะถ่ายทอดเทคโนโลยีได้ในอนาคตอันใกล้ เช่น ชุดตรวจการปนเปื้อนของโลหะหรือโลหะหนักชนิดอื่น ๆ อาทิ ตะกั่ว แคดเมียม ปรอท สารหนู ชุดตรวจการตกค้างของสารเคมีกำจัดศัตรูพืชที่มีการใช้งานมากในประเทศไทย ส่วนด้านการแสดงผลผ่านช่องทางออนไลน์ของเครื่อง DuoEye Reader ปัจจุบันทีมวิจัยกำลังพัฒนาระบบแสดงผลข้อมูลจากรูปแบบตารางให้เป็นรูปแบบ web dashboard เพื่อให้ผู้ใช้งานเลือกดูข้อมูลตามความสนใจได้ง่ายยิ่งขึ้น และจะเปิดให้บริการการเข้าถึงข้อมูลในรูปแบบ API (application programming interface) เพื่อให้องค์กรที่ใช้บริการดึงข้อมูลไปแสดงผลในระบบของตัวเองแบบเรียลไทม์ได้ด้วย โดยคาดว่าระบบทั้งสองจะพร้อมให้บริการภายในไตรมาสแรกของปีนี้

‘M Sense’ ชุดตรวจโลหะปนเปื้อนในน้ำ ลดค่าตรวจ เพิ่มคุณภาพน้ำกินน้ำใช้ให้ประชาชนไทย

‘M Sense’ ชุดตรวจโลหะปนเปื้อนในน้ำ ลดค่าตรวจ เพิ่มคุณภาพน้ำกินน้ำใช้ให้ประชาชนไทย
ภาพตัวอย่าง web dashboard ที่กำลังพัฒนา

ชุดตรวจการปนเปื้อนเคมีในน้ำและ DuoEye Reader เป็นตัวอย่างความร่วมมือในการวิจัยและพัฒนาเพื่อสนับสนุนการเพิ่มคุณภาพชีวิตให้แก่ประชาชนไทย ช่วยเสริมสร้างความมั่นคงด้านสาธารณสุข และยังช่วยลดการนำเข้าเทคโนโลยีจากต่างประเทศได้เป็นอย่างดี ปัจจุบัน สวทช. พร้อมแล้วที่จะถ่ายทอดเทคโนโลยีการผลิตทั้ง M Sense, F Sense และ DuoEye Reader แก่ผู้ประกอบการที่สนใจ เพื่อรับช่วงต่อในการผลิตอุปกรณ์สำหรับจำหน่ายให้แก่หน่วยงานต่าง ๆ ที่มีความต้องการสูงทั้งในไทยและต่างประเทศ นอกจากนี้ทีมวิจัยยังพร้อมให้บริการวิจัยเพื่อพัฒนาชุดตรวจตามความต้องการเฉพาะด้วย

สำหรับผู้ที่สนใจติดต่อได้ที่ งานพัฒนาธุรกิจ ศูนย์นาโนเทคโนโลยีแห่งชาติ โทรศัพท์ 0 2564 7100 ต่อ 6504, 6770 อีเมล bitt-bdv@nanotec.or.th หรือ อีเมล weerakanya@nanotec.or.th


เรียบเรียงโดย: ภัทรา สัปปินันทน์ ฝ่ายสร้างสรรค์สื่อและผลิตภัณฑ์ สวทช.
อาร์ตเวิร์คโดย: ภัทรา สัปปินันทน์
ภาพประกอบโดย: นาโนเทค สวทช.

ที่มา: สำนักงานพัฒนาวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีแห่งชาติ

Leave a Comment