42.july.worm silk

 ฉบับที่ 42 เดือนกรกฎาคม 2558

ระบบตรวจเพศหนอนไหมความแม่นยำสูงด้วยแสง

การนำรังของหนอนไหมมาทำเป็นเส้นไหมและทอเป็นเครื่องนุ่งห่มนั้นมีมานานแล้ว การผลิตรังของหนอนไหมแบบครบวงจรก็เริ่มพัฒนาขึ้นเป็นลำดับ และขยายไปสู่อุตสาหกรรมในครัวเรือน และอุตสาหกรรมขนาดใหญ่ มูลค่าทางด้านเศรษฐกิจของอุตสาหกรรมการผลิตไหมและเครื่องนุ่งห่มที่ทำจากเส้นไหมของประเทศไทยอยู่ในระดับหลายพันล้านบาท

สิ่งที่ได้ระหว่างการเลี้ยงไหม การปลูกหม่อน และผลิตภัณฑ์จากเส้นไหมนั้น สามารถสร้างมูลค่าเชิงเศรษฐกิจได้ ยกตัวอย่างเช่น มูลของหนอนไหมที่ถ่ายออกมาระหว่างการเจริญเติบโตสามารถนำไปสกัดสารวิตามินเค สำหรับใช้ในผลิตภัณฑ์เครื่องสำอางและสามารถนำไปทำผลิตภัณฑ์ชาขี้ไหม ส่วนรังไหมเองนอกเหนือจากนำไปทำเป็นเส้นไหมและทอเป็นผ้าไหมที่สามารถสร้างมูลค่าเพิ่มผ่านทางลวดลายการทอ และแบบของเครื่องนุ่งห่มแล้ว ยังสามารถนำไปละลายเป็นน้ำดื่มบำรุงสุขภาพได้อีก

ในการผลิตรังของหนอนไหมมีหลายกระบวนการ ซึ่งกระบวนการที่สำคัญกระบวนการหนึ่ง คือ การคัดแยกเพศของหนอนไหม ในช่วงการเติบโตของหนอนไหมที่เหมาะสมเพื่อจะได้ติดตามการเจริญเติบโต ความแข็งแรง ลักษณะสำคัญที่นำมาใช้ในขั้นตอนการผสมพันธุ์ต่อไป วิธีการที่สามารถคัดแยกเพศของไหมได้ถูกต้องมากที่สุดก็คือ การตรวจลักษณะทางพันธุกรรม แต่เนื่องจากวิธีการนี้เป็นแบบทำลายที่จะต้องเสียหนอนไหมไป จึงไม่ได้นำมาใช้ในอุตสาหกรรม การใช้ภาพถ่ายคลื่นแม่เหล็ก (Magnetic Resonance Imaging) ก็เป็นอีกเทคนิคหนึ่งที่นอกจากจะใช้ศึกษาการเติบโตและการเปลี่ยนรูปร่างในระยะต่างๆ ของตัวไหมได้ ยังได้มีการนำเสนอเพื่อใช้ระบุเพศของตัวไหมด้วย แต่วิธีนี้ก็มีราคาสูง และประสิทธิภาพในการคัดแยกยังไม่สูงมากนัก จึงทำให้วิธีการนี้ไม่เป็นที่ยอมรับ หรือการหาตัวช่วยพื้น ๆ มาช่วย เช่นคัดแยกจากการสังเกตด้วยตาเปล่า ดูจากก้นหนอนไหมระยะที่เป็นดักแด้ หรือการดูสีที่รังของหนอนไหม ก็ยังไม่สามารถคัดแยกเพศของหนอนไหมได้ดี เป็นต้น นอกจากนี้ยังมีวิธีที่ศูนย์วิจัยหม่อนไหมเองก็เคยนำมาใช้ การนำถาดมาเจาะรูหลาย ๆ รูโดยให้แต่ละรูมีขนาดเท่ากับขนาดของรังของหนอนไหมเพศผู้จะทำให้คัดแยกเพศของหนอนไหมได้รวดเร็วขึ้น  แต่เนื่องจากในปัจจุบันมีการพัฒนาของพันธุ์ไหมมากขึ้นรวมไปถึงการอัตราการเจริญเติบโตของหนอนไหมแต่ละตัวก็ไม่เหมือนกัน ทำให้น้ำหนักและขนาดของรังไหมหรือของดักแด้ของหนอนไหมที่เป็นเพศเมียมีค่าใกล้เคียงกับของเพศผู้ได้ ส่งผลให้เกิดข้อผิดพลาดสูงในระหว่างการคัดแยกเพศดักแด้ของหนอนไหม ปัจจุบันศูนย์วิจัยหนอนไหมบางศูนย์ได้ยกเลิกวิธีการนี้ไปแล้ว

หลายๆ วิธี ที่นำมาใช้มีข้อบกพร่อง ปัจจัยที่ทำให้เกิดข้อผิดพลาดในการคัดแยกเพศหนอนไหมได้ผลไม่ตรงกับความต้องการ ห้องปฏิบัติการวิจัยเทคโนโลยีโฟโทนิกส์จึงได้มีการนำองค์ความรู้ทางแสงเพื่อเข้ามาช่วยเพื่อใช้คัดแยกเพศของหนอนไหม 

ห้องปฏิบัติการวิจัยเทคโนโลยีโฟโทนิกส์ จึงนำเสนอการตรวจสอบทางกายวิภาคโดยเฉพาะเอกลักษณ์หรืออวัยวะภายในที่สามารถใช้ในการระบุเพศดักแด้ของหนอนไหมได้อย่างต่อมไคติน (Chitin gland) เนื่องจากผิวหนังดักแด้ของหนอนไหมมีองค์ประกอบของไคตินอยู่และตัวดักแด้ของหนอนไหมก็มีขนาดของความหนาไม่เกิน 10 มิลลิเมตร ทำให้เราสามารถใช้แหล่งกำเนิดแสงที่ให้กำลังของแสงต่ำ และให้แสงที่มีความยาวคลื่นยาวอย่างแสงสีแดงในย่านที่ตามองเห็นที่มีความยาวคลื่นตั้งแต่ 600 นาโนเมตร ขึ้นไปจนถึงแสงในย่านอินฟราเรดใกล้ที่มีความยาวคลื่น 1100 นาโนเมตรได้ เพราะคุณสมบัติของแสงอย่างหนึ่งก็คือ สามารถแผ่ทะลุลงไปยังวัสดุที่เป็นไคตินได้ดี ไม่เป็นอันตรายต่อตัวดักแด้ของหนอนไหม และยังช่วยให้เห็นองค์ประกอบภายในที่ที่แสงเคลื่อนที่ผ่านไปในตัวด้วย เมื่อนำองค์ความรู้ดังกล่าวมาผสมผสานเข้ากับการประมวลผลภาพจะทำให้สามารถตรวจสอบเพศดักแด้ของหนอนไหมได้อย่างรวดเร็ว มีกระบวนการที่ไม่ซับซ้อน และไม่มีการสัมผัสกับตัวดักแด้ของหนอนไหมระหว่างทำการตรวจสอบ 

เทคโนโลยีที่นำมาใช้
ใช้เทคโนโลยีเชิงแสงโดยใช้คุณสมบัติในด้านการทะลุทะลวงของแสงและควบคุมให้ได้ ระดับความเข้มของแสงที่เหมาะสม มาผสมผสานเข้ากับหลักการประมวลผลภาพ ทำให้สามารถตรวจเพศ หนอนไหมที่มีความแม่นยำสูง มีความรวดเร็ว และมีต้นทุนในการผลิตต่ำ

การนำไปใช้งาน

ศูนย์หม่อนไหมเฉลิมพระเกียรติ สมเด็จพระนางเจ้าสิริกิติ์ พระบรมราชินีนาถ (ขอนแก่น)  นำไปเพื่อใช้ในการปฏิบัติงานด้านการค้ำเพศดักแด้ เพื่อผลิตไข่ไหม แจกจ่ายให้กับเกษตรกร

วิจัยและพัฒนา โดย
ห้องปฏิบัติการวิจัยเทคโนโลยีโฟโทนิกส์
หน่วยวิจัยอุปกรณ์และระบบอัจฉริยะ