ระบบเพาะเลี้ยงจุลสาหร่ายอัจฉริยะ
- ชื่อนักเรียนผู้จัดทำโครงงานวิทยาศาสตร์
จิดาภา ภักดีรักษ์, ปัณณภัทร กล่ำถนอม, พันแสง โฆษะ
- อาจารย์ที่ปรึกษาโครงงานวิทยาศาสตร์
วสิศ ลิ้มประเสริฐ, สุเปญญา จิตตพันธ์
- โรงเรียนที่กำกับดูแลโครงงานวิทยาศาสตร์
- ปีที่จัดทำโครงงานวิทยาศาสตร์
บทคัดย่อโครงงานวิทยาศาสตร์
จุลสาหร่ายเป็นผู้ผลิตที่สำคัญในระบบนิเวศ ปัจจุบันมีการเพาะเลี้ยงเพื่อการวิจัย และเพื่อนำมาใช้ประโยชน์ในด้านอุตสาหกรรมอย่างแพร่หลาย อาทิ นำมาสกัดน้ำมันหรือผลิตเชื้อเพลิงชีวภาพเพื่อใช้เป็นพลังงานทดแทน แต่ในการเพาะเลี้ยงยังประสบปัญหาหลายประการ ได้แก่ การสร้างการหมุนเวียนภายในถังปฏิกรณ์ชีวภาพ
การควบคุมการตรวจวัดคุณภาพของระบบเพาะเลี้ยง การติดตามผลการเจริญเติบโต และการเก็บเกี่ยว ซึ่งขาดความสะดวก ใช้ระยะเวลานาน รวมทั้งสิ้นเปลืองทรัพยากรมนุษย์ โดยโครงงาน “ระบบเพาะเลี้ยงจุลสาหร่ายอัจฉริยะ” จะประกอบด้วยถังปฏิกรณ์ชีวภาพ(bioreactor)ที่ออกแบบโดยใช้เทคโนโลยีComputer Aided Design (CAD) สำหรับเลี้ยงจุลสาหร่ายที่สามารถสร้างฟองอากาศทำให้เกิดการหมุนเวียนให้ทุกเซลล์ได้รับแสงสว่างอย่างทั่วถึง สามารถตรวจวัดค่าpH อุณหภูมิ (°C) ค่าความเข้มแสง โดยจะใช้sensor moduleในการวัด สามารถปรับค่าความเข้มแสงให้เหมาะสมกับจุลสาหร่ายผ่านLEDได้ สามารถวัดอัตราการเจริญเติบโตโดยวัดค่าแม่แสงสี(red/green/blue) ที่สะท้อนออกมาจากเซลล์จุลสาหร่ายในอาหารเลี้ยง (medium) โดยใช้ RGB sensor moduleในการวัดแล้วนำมาคำนวณเป็นกราฟความเข้มข้นของเซลล์ (g/L) หากจุลสาหร่ายมีการเจริญเติบโตถึงขีดสุดของประชากรหรือใช้อาหารหมด จะเป็นช่วงที่เซลล์มีการเจริญเติบโตคงที่ (stationary phase) และกำลังเข้าสู่ระยะสูญเสีย(dead phase) โดยจะเก็บเกี่ยวเซลล์จุลสาหร่ายที่โตเต็มที่โดยใช้cyclonic filter นอกจากนี้จะมีการใช้หลักการไหลแบบราบเรียบ(Laminar flow) นำเซลล์จุลสาหร่ายผ่านช่องอะคริลิคใสแบนบางเพื่อเก็บภาพจุลสาหร่ายที่ถ่ายโดยcamera moduleแล้วนำไปตรวจวิเคราะห์องค์ประกอบในเซลล์ด้วยเทคโนโลยี Machine Learning ซึ่งมีบอร์ดRaspberry Pi เป็นหน่วยประมวลผลและสั่งการทั้งหมด ทั้งนี้จะมีการแสดงผลค่าที่วัดได้ กราฟแม่แสงสี กราฟการเจริญเติบโต(ความเข้มข้น/เวลา) ผ่านapplication ในโทรศัพท์มือถือโดยใช้เทคโนโลยีInternet of Things(IoT) แบบระบบเวลาจริง(real time) ซึ่งมีความสะดวกแม่นยำและรวดเร็วในการตรวจวัดคุณภาพ การวัดการเจริญเติบโต รวมถึงมีประสิทธิภาพที่ดีในการเพาะเลี้ยง