Tuesday, 21 November 2017
- - - - - -
A+ R A-

Electronic Nose

Slide06

Electronic Nose คืออะไร?
    ระบบสัมผัสของมนุษยย์นั้นมี ตา หู จมูก ลิ้น กาย ที่เราเรียกกันว่าสัมผัสทั้งห้า ซึ่งปัจจุบันเราก็ค่อนข้างมีความเข้าใจในประสาทสัมผัสต่างๆ เหล่านั้นเป็นอย่างดี ยกเว้น สัมผัสทางด้านกลิ่น ซึ่งเราเพิ่งจะเริ่มศึกษาและพัฒนาความเข้าใจพื้นฐานการทํางานของมันเมื่อไม่นานมานี้เอง ทั้งนี้อาจจะเป็นเพราะว่าเราไม่ค่อยเห็นความสําคัญของมัน ทั้งๆ ที่ความสุขในชีวิตของมนุษย์เราในเรื่องการรับประทานอาหารนั้นขึ้นอยู่กับการทําหน้าที่อย่างสมบูรณ์ของจมูก เพราะลิ้นที่รับรสนั้นบอกได้แต่เพียง หวาน เปรี้ยว ขม เค็ม เท่านั้น แต่จมูกต่างหากที่บอกว่าข้าวหน้าเป็ดต่างจากข้าวมันไก่อย่างไรอร่อยหรือว่าไม่ได้เรื่อง สําหรับสิ่งมีชีวิตอื่นๆนั้น การทําหน้าที่รับกลิ่นของจมูก หรือ ระบบสัมผัสไอโมเลกุล มีความสําคัญต่อการอยู่รอดเผ่าพันธุ์ของมันเลยทีเดียว โดยระบบรับรู้กลิ่นของสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมประกอบด้วย

  1. ส่วนรับกลิ่นซึ่งรวมถึงตัวรับกลิ่นและระบบนํากลิ่นเข้ามา
  2. ระบบนําสัญญาณประสาทซึ่งรวมถึงระบบส่งและขยายสัญญาณ
  3. ระบบประมวลผลซึ่งจะสามารถแยกแยะและจดจํากลิ่นได้

 ปัจจุบันมีการนำเทคโนโลยีมาใช้เพื่อเลียนแบบการดมกลิ่นของมนุษย์ซึ่งมีพื้นฐานการทำงานคล้ายคลึงกันกับจมูกมนุษย์เพื่อที่จะนำมาแยกแยะกลิ่นซึ่งบางครั้งจมูกของมนุษย์นั้นไม่สามารถแยกแยะได้เนื่องจากข้อจำกัดบางอย่างเช่น ความเข้มข้นของโมเลกุลของกลิ่นนั้นน้อยหรือมากเกินไป จมูกอิเล็กทรอนิกสก็จะมีลักษณะที่เลียนแบบระบบรับรู้กลิ่นในธรรมชาติดังนี้ 

  1. ส่วนรับกลิ่นประกอบไปด้วยตัวนํากลิ่นเข้ามาซึ่งอาจมีมอเตอร์ดูดอากาศ มีท่อรวบรวมกลิ่น (Concentrator) เพื่อให้กลิ่นมีความเข้มข้นสูงขึ้นและที่สําคัญที่สุดก็คือ เซ็นเซอร์รับกลิ่นจํานวนมาก ตั้งแต่ 4 ตัวไปจนถึงนับพันตัว ซึ่งหากจะเปรียบเทียบกับธรรมชาติก็ถือว่าน้อยมาก เช่น สุนัขอาจมีเซลล์รับกลิ่นนับล้านเซลล์ 
  2. ส่วนรวบรวมสัญญาณ ซึ่งจะทําการแปรสัญญาณจากเซ็นเซอร์ (Tranducing) และทําการจัดการสัญญาณ (Signal Conditioning) เช่น ลดสัญญาณรบกวน จากนั้นก็จะแปลงสัญญาณจากอนาล็อกให็เป็นดิจิตอล (A/D Converter) 
  3. ส่วนประมวลผลซึ่งจะนําสัญญาณที่ได้รับมาทําการเปรียบเทียบเชิงสถิติกับฐานข้อมูลที่มีอยู่เดิม ซึ่งอาจจะใช้วิธีการระบบประสาทเทียม (Artificial Neural Networks) เพื่อทําการแยกแยะกลิ่น

enose1งานประยุกต์ของจมูกอิเล็กทรอนิกส์นั้นมีได้มากมาย ตั้งแต่ การควบคุมและตรวจสอบคุณภาพอาหาร เช่น น้ําปลาหรือไวน์เป็นของแท้หรือไม่ กุ้ง/ปลาสดหรือไม่ เป็นต้น การวินิจฉัยโรคจากกลิ่นตัวหรือกลิ่นปัสสาวะโดยตรง การหาตรวจวัตถุระเบิดและยาเสพติด การตรวจสอบคุณภาพอากาศและสิ่งแวดล้อม นอกจากนั้นเทคโนโลยีของจมูกอิเล็กทรอนิกส์อาจนําไปใช้ผสมผสานกับเทคโนโลยีอื่นๆได้อีก เช่น นําไปติดกับหุ่นยนต์ทําให้หุ่นยนต์มีอวัยวะสัมผัสด้านกลิ่น การนําเซ็นเซอร์รับกลิ่นไปรวมกับเทคโนโลยีขี้ผงอัจฉริยะ (Smart Dust) ทําให้สามารถตรวจสอบเชื้อโรค สิ่งแปลกปลอม ในฟาร์มปศุสัตว์หรือโรงงานอุตสาหกรรม เป็นต้น ด้วยอภิคุณประโยชน์ของจมูกอิเล็กทรอนิกส์นี่เอง ประเทศต่างๆทั้งในยุโรป สหรัฐอเมริกา ญี่ปุ่น แม้แต่ประเทศกําลังพัฒนาอย่างบราซิลและอาร์เจนตินาซึ่งมีความหลากหลายทางชีวภาพสูง ล้วนแล้วแต่ขมักเม้นทําวิจัยทางด้านนี้ โดยเฉพาะยุโรปได้ก่อตั้งเครือข่ายจมูกอิเล็กทรอนิกส์ขึ้นมาถึง 2 เครือข่ายเพื่อต้องการรักษาความเป็นผู้นําต่อไป ประเทศไทยซึ่งมีความหลากหลายทางด้านทรัพยากรชีวภาพ เป็นผู้นําในการผลิตอาหารของโลกเองกลับยังหลับใหลในเรื่องเหล่านี้ ทั้งๆที่การพัฒนาเทคโนโลยีของจมูกประดิษฐ์นั้นความได้เปรียบอยู่ที่ความเป็นเจ้าของปัญหาหรือสารตัวอย่าง ซึ่งประเทศไทยมีให้ศึกษาได้มากมาย 

      โดยในช่วงหลายปีที่ผ่านมานี้ ทางทีมงานวิจัยของเราได้นำจมูกอิเล็กทรอนิกส์ไปใช้ในงานด้านการความคุมคุณภาพของผลผลิตซึ่งก็คือไวน์ ไวน์นั้นเลื่องชื่อในเรื่องของกลิ่นที่เป็นเอกลักษณ์มาแต่ช้านาน ซึ่งในการผลิดไวน์โดยทั่วไปจะมีการทดสอบคุณภาพโดยใช้มนุษย์เป็นผู้ทดสอบหรือนักชิมไวน์นั่นเอง โดยผู้ที่ทำการทดสอบนั้นต้องมีความเชี่ยวชาญเป็นอย่างดีซึ่งวิธีการนี้ถือเป็นข้อจำกัดหนึ่งในการผลิตไวน์เพราะการควบคุมคุณภาพโดยมนุษย์นั้นบางครั้งอาจมีความผิดเพี้ยนไป ดังนั้นการนำเทคโนโลยีมาใช้จะเป็นการช่วยสร้างมาตรฐานของกลิ่นไวน์ได้