รายละเอียดโครงการวิจัย
- ชื่อโครงการ (ภาษาไทย) :
- ระบบไมโครฟลูอิดิกส์ไฮโดรไดนามิกซีเควนเชียลอินเจคชันแบบอัตโนมัติสำหรับการวิเคราะห์ไอออนโลหะด้วยสารสกัดช่อหยกเป็นรีเอเจนต์ธรรมชาติ
- ชื่อโครงการ (ภาษาอังกฤษ) :
- An automated microfluidic hydrodynamic sequential injection system for metal ion determination with Curcuma putii Maknoi & Jenjitt extracts as a natural reagent
- หน่วยงานเจ้าของโครงการ :
- คณะวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี
- ลักษณะโครงการวิจัย :
- โครงการวิจัยเดี่ยว
- ลักษณะย่อยโครงการวิจัย :
- ไม่อยู่ภายใต้แผนงานวิจัย/ชุดโครงการวิจัย
- ประเภทโครงการ :
- โครงการวิจัยใหม่
- วันเริ่มต้นโครงการ :
- 30 พฤศจิกายน 2563
- วันสิ้นสุดโครงการ :
- 29 พฤศจิกายน 2564
- ประเภทของการวิจัย :
- การวิจัยพื้นฐาน
- ความสำคัญและที่มาของปัญหา :
- การวิเคราะห์ทางเคมีโดยทั่วไปเกี่ยวข้องหลายขั้นตอน เช่น การเก็บตัวอย่าง การเตรียมรีเอเจนต์ การวิเคราะห์ และการกำจัดของเสีย ซึ่งการใช้สารและการสร้างของเสียในปริมาณมากสามารถส่งผลทำให้เกิดปัญหาการปนเปื้อนต่อสิ่งแวดล้อมและส่งผลในด้านลบต่อสุขภาพของมนุษย์ ดังนั้นหลักการของเคมีสีเขียวจึงเป็นที่ต้องการเพื่อลดการผลิตรีเอเจนต์และของเสียที่เป็นอันตราย โดยการหารีเอเจนต์ทางเลือกหรือวิธีวิเคราะห์ทดแทนซึ่งสามารถลดการใช้สารเคมีที่เป็นพิษได้ หนึ่งในวิธีการวิเคราะห์ที่เน้นเป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมคือการใช้สารจากธรรมชาติที่พบอยู่ในพืชเป็นรีเอเจนต์ทางเลือก งานวิจัยนี้สนใจสารสกัดธรรมชาติจากช่อหยกเป็นรีเอเจนต์ธรรมชาติสำหรับการวิเคราะห์ไอออนโลหะในตัวอย่างทางสิ่งแวดล้อม โดยช่อหยก จัดเป็นพืชชนิดใหม่ของโลก โดย ดร.จรัญ มากน้อย นักพฤกษศาสตร์ประจำสวนพฤกษศาสตร์บ้านร่มเกล้า ร่วมกับ ผศ.ดร.ทยา เจนจิตติกุล และ ดร.สาโรจน์ รุจิสรรค์สกุล ได้ตีพิมพ์ในวารสาร Annales Botanici Fennici พืชชนิดนี้เดิมมีชื่อว่า “ต้นอุ้มน้อง” เป็นพืชใบเลี้ยงเดี่ยวเหมือนกล้วยไม้ เป็นพืชสมุนไพรอยู่ในสกุลเคอร์คิวมา (Curcuma) ซึ่งอยู่ในวงศ์ซิงกิเบอราซิเอ (Zingiberaceae) เช่นเดียวกับขิง มีเหง้าใต้ดิน เป็นไม้ล้มลุกที่อยู่ในเขตร้อนมักขึ้นอยู่ทั่วไปตามป่าเบญจพรรณ ในประเทศไทยพบบริเวณภาคเหนือตอนล่าง เช่น เขตอำเภอหนองบัว จังหวัดนครสวรรค์ มีสรรพคุณในการช่วยขับลม และแก้ท้องอืด พืชชนิดใหม่นี้จัดว่าเป็นพืชท้องถิ่นที่มีความน่าสนใจต่อการนำมาศึกษา เป็นอย่างมาก เนื่องจาก เป็นพืชท้องถิ่นของอำเภอหนองบัว จังหวัดนครสวรรค์ และจากการศึกษาองค์ประกอบทางเคมีในเบื้องต้น (พรรณพฤกษา และศิริพร, 2561) พบว่า ช่อหยก มีองค์ประกอบทางเคมีที่น่าสนใจ คือ สารประกอบฟีนอลิก ซึ่งสารประกอบพอลิฟินอลมีความสามารถในการทำปฏิกิริยากับไอออนโลหะบางชนิด เช่น เหล็ก และทองแดง เป็นต้น เกิดเป็นสารประกอบเชิงซ้อนระหว่างไอออนโลหะกับพอลิฟินอล สำหรับไอออนโลหะนั้นมีบทบาทสำคัญต่อสิ่งแวดล้อมเป็นอย่างมากทั้งในเชิงบวกและลบ โดยกรณีมีในปริมาณสูงเกินไปอาจส่งผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมในด้านต่างๆได้ เช่น สิ่งแวดล้อมทางน้ำและทางดิน เป็นต้น วิธีวิเคราะห์ไอออนโลหะที่ใช้รีเอเจนต์มีหลายวิธี ซึ่งวิธีที่ได้รับความนิยมมากที่สุดคือ วิธีสเปกโตรโฟโตเมตรี แต่วิธีดังกล่าวนี้ใช้เวลาในการวิเคราะห์นาน เนื่องจากสารที่สนใจกับรีเอเจนต์ต้องเกิดปฏิกิริยาอย่างสมบูรณ์ก่อนการตรวจวัด รวมทั้งมีหลายขั้นตอนในการวิเคราะห์ตัวอย่าง ดังนั้นเทคนิคการไหลจึงเป็นทางเลือกที่ดีสำหรับนำมาพัฒนาให้มีขนาดกะทัดรัด ทำงานด้วยระบบออนไลน์แบบอัตโนมัติ เทคนิคดังกล่าวนี้เช่น เทคนิคโฟลอินเจคชันอะนาลิซิส (Flow injection analysis, FIA) และเทคนิคการไหลแบบซีเควนเชียลอินเจคชันอะนาลิซิส (sequential injection analysis, SIA) โดยเทคนิค FIA จะใช้สารตัวอย่างในปริมาณน้อยและอุปกรณ์ราคาถูกกว่าเครื่องมือหลายชนิด แต่ปั๊มเพอร์ริสตาลติกที่ใช้ในการขับเคลื่อนกระแสตัวพามีการทำงานตลอดเวลาในขั้นตอนการฉีดสารตัวอย่าง ทำให้กระแสตัวพาไหลอย่างต่อเนื่อง และสิ้นเปลืองสารเคมีโดยเปล่าประโยชน์ สำหรับเทคนิค SIA จัดเป็นวิธีที่ประหยัดสารเคมีและอัตโนมัติกว่า FIA แต่อุปกรณ์ที่ใช้มักมีราคาสูงและซับซ้อนขึ้น เพื่อแก้ปัญหาดังกล่าว งานวิจัยนี้จึงได้นำหลักการฉีดสารแบบไฮโดรไดนามิกซีเควนเชียลอินเจคชันมาพัฒนา เนื่องจากเป็นเทคนิคที่ใช้ปริมาณสารน้อย มีความเป็นอัตโนมัติ สามารถพัฒนาให้เกิดระบบที่มีความกะทัดรัด และนำไปประยุกต์ใช้กับรีเอเจนต์ธรรมชาติ ซึ่งเป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมสำหรับวิเคราะห์ไอออนโลหะได้
- วัตถุประสงค์ของโครงการ :
- 1. เพื่อออกแบบระบบไมโครฟลูอิดิกส์ไฮโดรไดนามิกซีเควนเชียลอินเจคชันแบบอัตโนมัติ โดยตรวจวัดด้วยตัวตรวจวัดที่สร้างขึ้นเอง 2. เพื่อศึกษาประสิทธิภาพของระบบไมโครฟลูอิดิกส์ไฮโดรไดนามิกซีเควนเชียลอินเจคชันแบบอัตโนมัติ โดยตรวจวัดด้วยตัวตรวจวัดที่สร้างขึ้นเอง 3. เพื่อนำความรู้จากงานวิจัยไปออกแบบการจัดการเรียนการสอนในโรงเรียน
- ขอบเขตของโครงการ :
- การออกแบบระบบไมโครฟลูอิดิกส์ไฮโดรไดนามิกซีเควนเชียลอินเจคชันแบบอัตโนมัติ สำหรับวิเคราะห์ไอออนโลหะด้วยรีเอเจนต์ธรรมชาติจากช่อหยก โดยศึกษาสภาวะที่เหมาะสมของระบบที่ออกแบบขึ้น เช่น อัตราการไหลของสารละลายในระบบ และความเข้มข้นของรีเอเจนต์ เป็นต้น ศึกษาประสิทธิภาพของระบบตรวจวัด และประยุกต์ใช้ในตัวอย่างทางสิ่งแวดล้อม
- ผลที่คาดว่าจะได้รับ :
- 1. ได้ระบบไมโครฟลูอิดิกส์ไฮโดรไดนามิกซีเควนเชียลอินเจคชันแบบอัตโนมัติ โดยตรวจวัดด้วยตัวตรวจวัดที่สร้างขึ้นเอง 2. สามารถนำระบบที่พัฒนาขึ้นมาประยุกต์ใช้กับรีเอเจนต์ธรรมชาติ 3. สามารถนำมาบูรณาการกับการเรียนการสอนรายวิชาโครงการวิจัยและเคมีวิเคราะห์
- วิธีการดำเนินการวิจัย และสถานที่ทำการทดลอง/เก็บข้อมูล :
- 1. ทบทวนและสืบค้นเอกสารทางวิชาการที่เกี่ยวข้องกับการวิเคราะห์ไอออนโลหะในตัวอย่างทางสิ่งแวดล้อม 2. วางแผนและดำเนินการออกแบบระบบไมโครฟลูอิดิกส์ไฮโดรไดนามิกซีเควนเชียลอินเจคชันแบบอัตโนมัติ โดยตรวจวัดด้วยตัวตรวจวัดที่สร้างขึ้นเอง 3. ศึกษาสภาวะที่เหมาะสมของระบบไมโครฟลูอิดิกส์ไฮโดรไดนามิกซีเควนเชียลอินเจคชันแบบอัตโนมัติ โดยตรวจวัดด้วยตัวตรวจวัดที่สร้างขึ้นเอง เช่น อัตราการไหลของสารละลายในระบบ และความเข้มข้นของรีเอเจนต์ เป็นต้น 4. ศึกษาประสิทธิภาพของระบบระบบไมโครฟลูอิดิกส์ไฮโดรไดนามิกซีเควนเชียลอินเจคชันแบบอัตโนมัติ โดยตรวจวัดด้วยตัวตรวจวัดที่สร้างขึ้นเอง เช่น ขีดจำกัดต่ำสุดของการตรวจวัด ความถูกต้อง ความเที่ยงของการวิเคราะห์ และช่วงความเป็นเส้นตรงของความเข้มข้นที่ใช้ในการวิเคราะห์ 5. ประยุกต์ใช้ระบบที่ออกแบบขึ้นกับการวิเคราะห์ไอออนโลหะในตัวอย่างทางสิ่งแวดล้อม 6. ตรวจสอบความน่าเชื่อถือของระบบไมโครฟลูอิดิกส์ไฮโดรไดนามิกซีเควนเชียลอินเจคชันแบบอัตโนมัติ โดยตรวจวัดด้วยตัวตรวจวัดที่สร้างขึ้นเอง โดยเปรียบเทียบผลการวิเคราะห์กับวิธีมาตรฐาน 7. นำความรู้จากงานวิจัยไปออกแบบการจัดการเรียนการสอนในโรงเรียน 8. เขียนรายงานวิจัยและเผยแพร่ผลงานวิจัย
- คำอธิบายโครงการวิจัย (อย่างย่อ) :
- งานวิจัยนี้จึงได้พัฒนาระบบการตรวจวัด โดยลดขนาดของระบบด้วยการนำหลักการฉีดสารแบบไฮโดรไดนามิกซีเควนเชียลอินเจคชันมาทำงานร่วมกับไมโครฟลูอิดิกส์แพลตฟอร์ม โดยพัฒนาให้การทำงานเป็นอัตโนมัติ ใช้ปริมาณสารน้อย สามารถตรวจวัดโลหะด้วยความไวสูง โดยอาศัยหลักการตรวจวัดสีด้วยอุปกรณ์ขนาดเล็ก ราคาต่ำ และใช้พลังงานต่ำในการทำงานของระบบตรวจวัด
- รายชื่อนักวิจัยในโครงการ :
-
ลำดับที่ รายชื่อ ประเภทนักวิจัย บทบาทหน้าที่ สัดส่วน 1 นางสาววัญเพ็ญ คงเพ็ชร นักวิจัยภายในมหาวิทยาลัย หัวหน้าโครงการวิจัย 50% 2 นางสาวมณีรัตน์ น้ำจันทร์ นักวิจัยภายในมหาวิทยาลัย ผู้ร่วมวิจัย 50%
สถาบันวิจัยและพัฒนา
มหาวิทยาลัยราชภัฏนครสวรรค์ ศูนย์การศึกษาย่านมัทรี398/1 หมู่ 3 ตำบลย่านมัทรี อำเภอพยุหะคีรี
จังหวัดนครสวรรค์ 60130
