การสร้างเครื่องต้นแบบดูดจ่ายของเหลวอัตโนมัติสำหรับสารละลายเจือจางและอาหารเลี้ยงเชื้อชนิดเหลวที่บรรจุในหลอดทดลอง

Abstract

การเตรียมสารละลายเจือจางและอาหารเลี้ยงเชื้อชนิดเหลวมักพบปัญหาในขั้นตอนการเตรียมและการบรรจุลงในหลอดทดลอง โดยทั่วไปนิยมใช้กระบอกเข็มฉีดยาพลาสติกหรือเครื่องดูดจ่ายกึ่งอัตโนมัติ (dispenser) ซึ่งแต่ละครั้งมีการเตรียมในปริมาณมาก อุปกรณ์ที่ใช้เตรียมมีขนาดเล็ก ใช้เวลานาน ราคาค่อนข้างแพง มีอายุการใช้งาน 1-2 ปี และที่สำคัญปริมาตรที่ตวงได้ไม่สม่ำเสมออาจเกิดจากความเมื่อยล้าของผู้ปฏิบัติงาน ส่งผลให้เมื่อนำไปใช้งานทดสอบด้านจุลชีววิทยาเกิดความผิดพลาดและไม่ตรงตามที่ต้องการ คณะผู้วิจัยจึงมีวัตถุประสงค์เพื่อออกแบบและสร้างเครื่องต้นแบบดูดจ่ายของเหลวอัตโนมัติสำหรับสารละลายเจือจางและอาหารเลี้ยงเชื้อชนิดเหลวที่บรรจุในหลอดทดลอง ปริมาตร 9.00 และ 10.00 มิลลิลิตร ขนาดหลอดทดลอง 16x160 มิลลิเมตร จำนวน 100 หลอด มีขั้นตอนดำเนินการวิจัยโดยการออกแบบเครื่อง ประกอบไปด้วย 3 ส่วน คือ 1) ถังเก็บและปั๊มดูดจ่ายสารละลายเจือจางและอาหารเลี้ยงเชื้อชนิดเหลว 2) กลไกการเคลื่อนที่ไปจ่ายของเหลว และ  3) ชุดควบคุมการทำงานปั๊มและกลไกการเคลื่อนที่ หลักการทำงานใช้กลไกการขับเคลื่อนแบบเดียวกับเครื่องจักรอุตสาหกรรม ที่เรียกว่า เครื่อง CNC เป็นกลไกที่สามารถเคลื่อนที่ไปตามแนวแกน x, y และ z ได้ตามต้องการ ซึ่งกลไกดังกล่าวจะเคลื่อนที่ไปจ่ายของเหลวยังตำแหน่งที่กำหนด และมีปั้มแบบรีดท่อ (peristaltic pump)   จ่ายของเหลวลงในหลอดทดลองตามปริมาตรที่กำหนด โดยใช้โปรแกรมคำสั่ง G code ควบคุมเครื่องผ่านทาง software ที่ชื่อว่า MACH 3 ออกแบบการทำงาน 2 โปรแกรม คือ (1) แบบ 9.00 มิลลิลิตร 100 หลอด และ   (2) แบบ 10.00 มิลลิลิตร 100 หลอด จากการศึกษาพบว่า การควบคุมปริมาตรการจ่ายของเหลวใช้ค่า pulse with modulation (PMW) ปรับจาก speed controller และค่า time ปรับด้วยโปรแกรม G code พบว่าปริมาตร 9.00 มิลลิลิตร ใช้ค่า PMW 72% time 1.4 sec และปริมาตร 10.00 มิลลิลิตร ใช้ค่า PMW 83% time 1.4 sec ผลการทดสอบความถูกต้องแม่นยำ ปริมาตร 9.00 และ 10.00 มิลลิลิตร มีค่าเฉลี่ยเท่ากับ 8.89±0.7 และ 9.99±0.7 มิลลิลิตร ตามลำดับ ผลการทดสอบมีความแม่นยำสูงแสดงได้ด้วยค่าเบี่ยงเบนมาตรฐานสัมพัทธ์ (%RSD) ที่ n=10 มีค่า %RSD เท่ากับ 0.76 และ 0.70 ตามลำดับ จากการเปรียบเทียบด้วย t-Test พบว่าค่าเฉลี่ยที่ปริมาตร 9.00 และ 10.00 มิลลิลิตร ไม่มีความแตกต่างอย่างมีนัยสำคัญที่ระดับความเชื่อมั่น 95% เมื่อนำไปเปรียบเทียบกับเกณฑ์การยอมรับในการเตรียมสารละลายเจือจางและอาหารเลี้ยงเชื้อ ที่ปริมาตร 9.00±0.2 มิลลิลิตร และปริมาตร 10.00±0.1 มิลลิลิตร อยู่ในเกณฑ์การยอมรับ สรุปได้ว่าเครื่องดูดจ่ายของเหลวอัตโนมัติ (automatic dispensing machine, ADM) ใช้เตรียมสารละลายเจือจางและอาหารเลี้ยงเชื้อที่บรรจุในหลอดทดลองได้เป็นอย่างดี มีความถูกต้องแม่นยำ น่าเชื่อถือ ช่วยอำนวยความสะดวก ลดระยะเวลาในการทำงาน ประหยัดงบประมาณ โดยไม่จำเป็นต้องซื้ออุปกรณ์บ่อยครั้งและมีราคาแพงจากต่างประเทศ ลดค่าใช้จ่ายให้กับห้องปฏิบัติการ สามารถนำไปประยุกต์ใช้กับงานด้านอื่น ๆ ได้อีกด้วย