มหาวิทยาลัยมหิดล สร้างนวัตกรรมสู้โควิด – 19 “การวัดพลังงานของ UVC สำหรับฆ่าเชื้อในตู้อบขนาดใหญ่ ด้วยหุ่นยนต์ (Robot)”
จากสถานการณ์การระบาดของโรคโควิด-19 ที่มีความรุนแรงและแพร่กระจายไปทั่วโลกรวมถึงประเทศไทย ดังนั้นหน่วยงานรัฐ สถาบันการศึกษา และเอกชนหลายแห่งของไทย จึงระดมสรรพกำลังคิดค้น และประดิษฐ์อุปกรณ์ด้วยเทคโนโลยีต่างๆ ให้กับทีมแพทย์ พยาบาลรวมทั้งบุคลากรทางการแพทย์ เพื่อรับมือกับเชื้อไวรัสสายพันธุ์ใหม่ นี้ สำหรับการฆ่าเชื้อบนพื้นผิวมีหลายวิธี นอกเหนือจากการใช้น้ำยาฆ่าเชื้อพ่นหรือเช็ดบนพื้นผิว การใช้รังสีเป็นอีกวิธีหนึ่งที่สามารถทำลายเชื้อที่อยู่บนพื้นผิวได้ โดยรังสีที่นำมาใช้สำหรับฆ่าเชื้อคือ รังสียูวีซี (UVC) รังสียูวีซีนั้นเป็นคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าความยาวคลื่น 100-280 นาโนเมตร รังสียูวีซีมีความสามารถในการทำลายเชื้อโรคหรือเรียกว่า Ultraviolet Germicidal Irradiation ซึ่งทำลายเชื้อโรคไม่ว่าจะเป็น แบคทีเรีย ไวรัส ราเส้นใย ยีสต์ เป็นต้น โดยจะทำลายโครงสร้างกรดนิวคลีอิกซึ่งเป็นองค์ประกอบของดีเอ็นเอและอาร์เอ็นเอของเชื้อโรคที่ความยาวคลื่น 260-265 นาโนเมตรซึ่งเป็นความยาวคลื่นที่ดีเอ็นเอของเชื้อโรคดูดซับได้ดีที่สุด ผลงานด้านนวัตกรรม ของคณะวิศวกรรมศาสตร์ มหาวิทยาลัยมหิดล สามารถตอบโจทย์ ได้ตรงประเด็นและมีความปลอดภัยกับผู้ใช้งานได้มากที่สุด กับผลงานนวัตกรรม “การวัดพลังงานของ UVC สำหรับตู้อบขนาดใหญ่ ด้วยหุ่นยนต์ (Robot)”
อาจารย์ ดร.เอกชัย วารินศิริรักษ์ หัวหน้าภาควิชาวิศวกรรมอุตสาหการ คณะวิศวกรรมศาสตร์ มหาวิทยาลัยมหิดล เปิดเผยว่า เป็นที่ทราบกันในทางวิทยาศาสตร์ทางการแพทย์ว่า การใช้รังสี UVC ที่มีความยาวคลื่น 200-280 นาโนเมตร สามารถฆ่าเชื้อแบคทีเรีย รวมถึงไวรัสบนพื้นผิวที่มีการฉายรังสีลงไปโดยตรง สำหรับสถานการณ์ COVID-19 รังสี UVC ถูกนำมาประยุกต์ใช้ในการฆ่าเชื้อ (Disinfection) อย่างหลากหลาย ทั้งการอบฆ่าเชื้อบนหน้ากาก N95 ที่จำเป็นต้องใช้ซ้ำ และอุปกรณ์ต่าง ๆ ที่เสี่ยงต่อการสัมผัสเชื้อ ด้วยความเข้มของพลังงาน UVC ที่ความสามารถในการกำจัดเชื้อไวรัสในระดับ Microorganisms (90%) และ การทำลายเชื้ออย่างสมบูรณ์ (100%)
ดังนั้นทางคณะวิศวกรรมศาสตร์ มหาวิทยาลัยมหิดล ได้นำเสนอการวัดพลังงานของรังสี UVC โดยการใช้หุ่นยนต์ (Robot) ติดกับตัวเซ็นเซอร์แล้วใช้โปรแกรมให้หุ่นยนต์เคลื่อนที่ไปตามพื้นที่ต่างๆ และระยะความห่างต่าง ๆ ของตัวหลอด UVCข้อได้เปรียบของวิธีการนี้ก็คือ เราทดแทนการทำงานของมนุษย์ที่จะมีความเสี่ยงต่อรังสี UVC ด้วยเครื่องจักรได้ และมีความแม่นยำในการวัดรวมไปถึงมีความละเอียดในเชิงพื้นที่ ( Spatial Resolution) ผลของการวัดคุณลักษณะของการกระจายตัวของความเข้ม UVC จะทำให้อุตสาหกรรมที่สนใจ สามารถทำการติดตั้งหลอด UVC ในบริเวณพื้นที่เป้าหมายสำหรับการฆ่าเชื้อได้อย่างถูกต้อง รวมไปถึงในการสร้างตู้อบในโมเดลใหม่ๆ มีผลประโยชน์ต่ออุตสาหกรรมในการฆ่าเชื้อ และในวิกฤตต่าง ๆ เพื่อที่จะให้ภาคอุตสาหกรรมนำไปทำเป็นเชิงการค้าได้ หรือนำไปเป็นประโยชน์ในการฆ่าเชื้ออุปกรณ์ต่าง ๆ ที่ซักล้างไม่ได้ ในหน่วยงานของรัฐและในหน่วยงานเอกชน
นอกจากนี้ อาจารย์ ดร.เอกชัยได้อธิบายเพิ่มเติมถึง ตารางผลการทดสอบความต้องการพลังงานการแผ่รังสี UVC ที่ 253.7 นาโนเมตร ที่สามารถยับยั้งการก่อตัวของ จุลินทรีย์ที่แบ่งตัวจนกระทั่งมีเซลล์ขนาดใหญ่มองเห็นด้วยตาเปล่าได้ (Colony) ใน Microorganisms (90% inactivity) และ การทำลายเชื้ออย่างสมบูรณ์ (100%) ได้ดังนี้
(อ้างอิงข้อมูลจาก www.mtec.co.th)
| Organisms: | Energy dosage of Ultraviolet radiation in mW sec/cm2 needed for kill factor | |
| Virus | 90% | 100% |
| Bacteriopfage – E. Coli | 2,600 | 6,600 |
| Infectious Hepatitis | 5,800 | 8,000 |
| Influenza | 3,400 | 6,600 |
| Poliovirus – Poliomyelitis | 3,150 | 6,600 |
| Tobacco mosaic | 240,000 | 440,000 |
| Bacteria | 90% | 100% |
| Bacillus anthracis – Anthrax | 4,520 | 8,700 |
| Leptospiracanicola – infectious Jaundice | 3,150 | 6,000 |
| Sarcina lutea | 19,700 | 26,400 |
| Vibrio comma – Cholera | 3,375 | 6,500 |
Note: These scientific testing results were supplied by American Ultraviolet Company. © American Ultraviolet
ตามตารางจะพบว่า ความเข้มของพลังงานต่อพื้นที่นั้น เป็นตัวแปรสำคัญต่อการฆ่าเชื้อ โดยในเชิงปฏิบัติของการใช้งานทางหน่วยงานสาธารณสุข หรือทางการแพทย์การติดตั้งหลอด UVC เป็นสิ่งที่จะต้องพิสูจน์ถึง
- ความเข้ม UVC ในพื้นที่ต่าง ๆ ของตู้อบหรืออุปกรณ์ฆ่าเชื้อ : mW/cm2
- ระยะทางของพื้นผิวที่ต้องการฉายเพื่อฆ่าเชื้อ (UVC Source-to-Surface Distance) : cm
- ระยะเวลา (Radiation Time) : second
จากที่กล่าวมา หากการสร้างตู้อบ UVC ไม่มีการพิสูจน์พลังงานที่เหมาะสมจากตัวแปรต่าง ๆ ให้พื้นที่ของชิ้นส่วนที่ต้องการรับรังสี หรือไม่สอดคล้องตามค่าที่ทดสอบจากห้องแลปนั้น จะไม่เกิดประโยชน์ต่อการนำอุปกรณ์ต่าง ๆ ไปฆ่าเชื้อในตู้อบ ดังนั้น ตู้อบที่ถูกออกแบบใหม่ หรือการเปลี่ยนแปลงการติดตั้งหลอด UVC จำเป็นต้องทำการวัดทดสอบอย่างแม่นยำ
อย่างไรก็ตาม UVC มีอันตรายต่อเนื้อเยื่อของมนุษย์และดวงตา การทดสอบที่ละเอียดจะทำให้มนุษย์มีความเสี่ยง และเหนื่อยล้า คณะวิศวกรรมศาสตร์ มหาวิทยาลัยมหิดล นำเสนอการใช้หุ่นยนต์อุตสาหกรรมทดแทนการทดสอบความเข้มของรังสี UVC ด้วยมนุษย์ การโปรแกรมระยะการทดสอบที่แม่นยำ การทดสอบความแตกต่างของความเข้มรังสีเชิงพื้นที่ ทำได้อย่างมีประสิทธิภาพ และการทำซ้ำที่ดี โดยผลการทดสอบนี้สามารถถ่ายทอดเทคโนโลยีสู่สังคมได้ 2 รูปแบบหลัก วิธีแรกคือ วิธีการปรับตั้งหลอด UVC ต่อพื้นผิวที่ต้องการฉายรังสี และวิธีที่สองคือ การทดสอบให้อุตสาหกรรมการประกอบตู้ UVC ที่ต้องการประกันคุณภาพของการฆ่าเชื้อ จากการพัฒนาตู้อบโมเดลใหม่เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพ หรือขนาดของตู้อบ ให้ฆ่าเชื้อบนพื้นผิวที่ใหญ่ขึ้น
