3 นักวิจัยนาโนเทค สวทช. ยกขบวนงานวิจัย แผ่นกรองอากาศคาร์บาโน (CARBANO air filter), กระบวนการผลิตเข็มขนาดไมครอนบนผืนผ้าแบบรวดเร็วและสามารถปรับเปลี่ยนฟีเจอร์ และ ‘แมงกานีสเซนส์’ ชุดทดสอบไอออนแมงกานีสปนเปื้อนในน้ำ จับมือกันคว้ารางวัล Silver Medal และ รางวัล Bronze Medal รวมถึง 3 รางวัลพิเศษอย่าง Excellent Invention from Research Institute of Creative Education, รางวัลพิเศษจาก Korea Invention Promotion Association (KIPA) และ FIRI Award (Iran) จากงาน “The International Trade Fair – Ideas, Inventions and New Products” (iENA 2022)  ที่จัดขึ้นระหว่างวันที่ 27 – 30 ตุลาคม 2565 ณ เมืองนูเรมเบิร์ก สหพันธ์สาธารณรัฐเยอรมนี โดย AFAG Messen und Ausstellungen GmbH โดยการสนับสนุนจากสำนักงานการวิจัยแห่งชาติ (วช.) กระทรวงการอุดมศึกษา วิทยาศาสตร์ วิจัยและนวัตกรรม (อว.)

งานวิจัย “แผ่นกรองอากาศคาร์บาโน (CARBANO air filter)” โดย ดร.พงษ์ธนวัฒน์ เข็มทอง และคณะจากทีมวิจัยตัวเร่งปฏิกิริยา กลุ่มวิจัยการเร่งปฏิกิริยาและการคำนวณระดับนาโน ศูนย์นาโนเทคโนโลยีแห่งชาติ (นาโนเทค) สำนักงานพัฒนาวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีแห่งชาติ (สวทช.) ที่ได้รับรางวัล Excellent Invention และรางวัล Bronze Medal นั้น เป็นการพัฒนาแผ่นกรองอากาศแบบจีบสำเร็จรูปที่รวมเทคโนโลยีแผ่นกรอง HEPA และถ่านกัมมันต์เข้าด้วยกัน แผ่นกรองชั้นนอกเป็นผ้าเมลต์โบลนที่มีการขึ้นรูปเส้นใยละเอียดในระดับ 1 –10 ไมโครเมตร ชั้นในเป็นเกล็ดถ่านกัมมันต์เอิบชุ่มอนุภาคนาโนซิลเวอร์ ทำให้มีความสามารถในการกรองฝุ่นขนาด PM2.5 ดักจับสารประกอบอินทรีย์ระเหยง่ายและยับยั้งเชื้อก่อโรคได้ ซึ่งเป็นนวัตกรรมชิ้นใหม่ที่เหมาะสำหรับการใช้งานในทุกภาคส่วน เพราะสามารถช่วยเปลี่ยนมลภาวะที่เป็นพิษทางอากาศให้กลายเป็นอากาศที่สะอาดและบริสุทธิ์ได้ ส่งผลต่อสุขภาพ และยังยกระดับคุณภาพชีวิตให้ดีขึ้นอีกด้วย

ทีมวิจัยนาโนเทค สวทช. ได้พัฒนาต้นแบบงานวิจัยสู่ผลิตภัณฑ์แผ่นกรองอากาศชนิดใหม่ มีขนาดบางแต่ประสิทธิภาพเทียบเท่าแผ่นกรอง HEPA โดยแผ่นกรองมีความสามารถในการไหลผ่านของอากาศได้ดี มีความยืดหยุ่นสูงและสามารถคงรูปได้อย่างแข็งแรง สามารถนำไปประยุกต์ใช้ในเครื่องดูดฝุ่น เครื่องปรับอากาศ เครื่องฟอกอากาศ รวมถึงแผ่นกรองแอร์รถยนต์ สามารถดักกรองฝุ่นต่างๆ รวมทั้งสิ่งสกปรกและสารก่อภูมิแพ้ เช่น ฝุ่น PM2.5 เชื้อรา ไวรัส แบคทีเรีย ละอองเกสรดอกไม้ สารอินทรีย์ระเหยง่ายและอนุภาคต่างๆ ที่ล่องลอยอยู่ในอากาศด้วย ที่เป็นอันตรายต่อระบบทางเดินหายใจ ไม่ไหลเวียนกลับเข้าไปในอากาศได้อีก จึงทำให้สามารถช่วยสร้างอากาศบริสุทธิ์แก่ที่อยู่อาศัยของเราได้อย่างมีประสิทธิภาพ     ซึ่งปัจจุบันได้ทำการจดสิทธิบัตรแล้ว ได้แก่ สิทธิบัตรเลขที่ 2003002236, สิทธิบัตรเลขที่ 2003002534 และ สิทธิบัตรเลขที่ 1703000798

แผ่นกรองอากาศคาร์บาโน (CARBANO air filter) ได้รับทุนสนับสนุนจากโครงการต้นแบบนักประดิษฐ์ไทย นักประดิษฐ์โลก ประจำปี 2565 (Fundamental Fund; FF) สำนักงานการวิจัยแห่งชาติ (วช.) และทุนหน่วยบริหารและจัดการทุนด้านการเพิ่มความสามารถในการแข่งขันของประเทศ (บพข.) ร่วมสนับสนุนโดย บริษัท ซี.ไจแกนติค คาร์บอน จำกัด

“กระบวนการผลิตเข็มขนาดไมครอนบนผืนผ้าแบบรวดเร็วและสามารถปรับเปลี่ยนฟีเจอร์” โดย ดร.ไพศาล ขันชัยทิศ และคณะจากทีมวิจัยเข็มระดับนาโน กลุ่มวิจัยวัสดุตอบสนองและเซ็นเซอร์ระดับนาโน เป็นนวัตกรรมกระบวนการผลิตไมโครนีดเดิลแบบอัจฉริยะที่สามารถผลิตได้อย่างรวดเร็วบนผืนผ้า โดยใช้เทคนิคการรวมลำแสง เกิดเป็นโครงสร้างคล้ายเข็มด้วยกระบวนการ photopolymerization จึงทำให้สามารถผลิตไมโครนีดเดิลได้อย่างรวดเร็ว บนฐานรองรับที่เป็นผ้าหรือวัสดุโค้งงอ นอกจากนี้ด้วยเทคนิคดังกล่าว ทำให้สามารถผลิตไมโครนีดเดิลที่มีรูปร่างเชิงลึกตามความสูงได้ ซึ่งรูปร่างเชิงลึกตามความสูงนี้เป็นเหมือนช่องเปิดที่ช่วยให้สารสำคัญไหลเข้าสู่ชั้นใต้ผิวหนังได้ดีขึ้น

จากพื้นฐานเทคโนโลยีแบบดิจิทัลทำให้กระบวนการผลิตเข็มขนาดไมครอนบนผืนผ้า สามารถปรับเปลี่ยนฟีเจอร์ต่าง ๆ ได้ ใน 6 ด้านใหญ่ ๆ ดังนี้ คือ (1) การสร้างรูปแบบและรูปทรงหลากหลายของเข็ม (2) การปรับเปลี่ยนความยาวของเข็ม (3) การปรับเปลี่ยนจำนวนความหนาแน่นต่อพื้นที่ของแผงเข็ม (4) การออกแบบและสร้างรูปแบบและลักษณะของแผงเข็ม (5)การเคลือบเข็มด้วยวัสดุหรือสารสำคัญที่หลากหลาย และ (6) วัสดุของเข็มที่สามารถปรับเปลี่ยนใช้ให้เหมาะสมกับการประยุกต์ใช้งาน นอกจากนี้ผลิตภัณฑ์ที่ได้ยังมีความเข้ากันได้ทางชีวภาพและความปลอดภัยต่อการใช้งานในมนุษย์ ตามมาตรฐานเครื่องมือแพทย์ ISO 13485 แล้วอีกด้วย

ทีมวิจัยนาโนเทค สวทช. เดินหน้าคิดค้นเพื่อปลดล็อกขีดจำกัดการผลิตด้วยเทคโนโลยีเดิมให้มีประสิทธิภาพมากกว่า ด้วยกระบวนการผลิตแผงเข็มที่รวดเร็วกว่า 20 เท่า และสามารถผลิตผลิตภัณฑ์ให้มีขนาดพื้นที่ใหญ่กว่าถึง 100 เท่า ขณะเดียวกันก็ยกระดับประสิทธิภาพให้เหนือชั้น  ด้วยความสามารถในการปรับเปลี่ยนพารามิเตอร์ต่าง ๆ ได้ตามวัตถุประสงค์การใช้งาน สร้างความยืดหยุ่นในการออกแบบแผงเข็มไมโครนีดเดิลได้ตามจินตนาการ เปิดโอกาสให้ทุกความเป็นไปได้ในการเป็นเจ้าของผลิตภัณฑ์ไมโครนีดเดิลอันเป็นเอกลักษณ์ให้กับแบรนด์ต่าง ๆ  เปิดประสบการณ์ใหม่ให้กับผู้บริโภค สร้างความโดดเด่นท่ามกลางคู่แข่ง และเพิ่มโอกาสทางธุรกิจให้แก่ผู้ประกอบการที่พร้อมก้าวสู่การเป็นผู้นำทางนวัตกรรมสุขภาพ ความงาม และการแพทย์ ก่อนคว้ารางวัล Silver Medal และรางวัล Special Prize จาก Korea Invention Promotion Association (KIPA)

ส่วน ชุดทดสอบไอออนแมงกานีสปนเปื้อนในน้ำ: แมงกานีสเซนส์  (Mn2+ Sense) โดย ดร. กันตพัฒน์ จันทร์แสนภักดิ์ และคณะจากทีมวิจัยวัสดุตอบสนองระดับนาโน กลุ่มวิจัยวัสดุตอบสนองและเซ็นเซอร์ระดับนาโน ที่ได้รับรางวัล Silver Medal และรางวัล Best Invention FIRI Award (Iran) เป็นการพัฒนาชุดทดสอบไอออนแมงกานีสปนเปื้อนในแหล่งน้ำอย่างง่าย และรวดเร็ว ใช้ร่วมกับเครื่องอ่านสีขนาดพกพา เหมาะสำหรับการใช้งานในระดับภาคสนาม สามารถตรวจวัด Mn2+ ได้ในความเข้มข้นต่ำถึง 0.1 ppm (ปริมาณ Mn2+ มาตรฐานในน้ำประปาต้องไม่เกิน 0.3 ppm) ปัจจุบัน มีความร่วมมือกับการประปาส่วนภูมิภาค (กปภ.) ซึ่งมีความต้องการที่จะนำชุดทดสอบนี้ไปใช้ รวมทั้งได้รับทุนสนับสนุนจากสำนักงานการวิจัยแห่งชาติ (วช.)

​          ชุดตรวจไอออนแมงกานีสที่พัฒนาขึ้น อาศัยหลักการออกแบบโมเลกุลให้มีความจำเพาะเจาะจงในการจับกับไอออนแมงกานีสในน้ำ โดยเมื่อโมเลกุลดังกล่าวจับกับไอออนแมงกานีสในน้ำ จะทำให้เกิดการเปลี่ยนสีจากสีเหลืองอ่อนเป็นสีส้มอมน้ำตาล และเมื่อนำมาใช้ร่วมกับเครื่องอ่านสีแบบพกพา (portable colorimetric reader) ที่พัฒนาขึ้นเอง จะทำให้สามารถตรวจวัดไอออนแมงกานีสปริมาณน้อยในน้ำได้อย่างแม่นยำ โดยชุดตรวจไอออนแมงกานีสที่พัฒนาขึ้นนี้ ได้ทำการทดสอบเปรียบเทียบกับชุดตรวจทางการค้าที่ใช้หลักการคล้ายคลึงกันและผลการวิเคราะห์จากวิธีมาตรฐานคือเทคนิค ICP-MS พบว่าให้ผลการตรวจวัดสอดคล้องกับวิธีมาตรฐาน และผลการวัดมีการแกว่งของข้อมูลน้อยกว่าชุดตรวจทางการค้า

​          ปัจจุบัน นวัตกรรมนี้ ยังอยู่ในระดับต้นแบบงานวิจัย โดยส่วนประกอบของเครื่องอ่านสัญญาณ มีสิทธิบัตรการประดิษฐ์ “กระบวนการประเมินค่าความเข้มข้นของสารเคมีและอุปกรณ์ดังกล่าว” เลขที่คำขอ 1801005687 และสิทธิบัตรการออกแบบ “เครื่องอ่านโลหะหนักในน้ำ” เลขที่คำขอ 2202004425 สำหรับโมเลกุลเซ็นเซอร์และระบบเซ็นเซอร์มีอนุสิทธิบัตร “องค์ประกอบสำหรับตรวจหาแมงกานีสไอออนสำหรับใช้ในภาคสนาม” เลขที่คำขอ 2203002940 และสิทธิบัตรการประดิษฐ์ “กระบวนการวิเคราะห์ปริมาณความเข้มข้นของสารเคมีในแหล่งน้ำและอุปกรณ์ดังกล่าว” เลขที่คำขอ 2201006900 ซึ่งหากสามารถพัฒนาต่อยอดจะเกิดประโยชน์อย่างมาก ด้วยเป็นเทคโนโลยีที่พัฒนาขึ้นในประเทศไทย ลดการนำเข้าเทคโนโลยีราคาแพงจากต่างประเทศ