นักวิจัยซาอุฯ พัฒนาเซ็นเซอร์แบบสวมใส่ ไว้ใช้ติดตามพฤติกรรมสัตว์ทะเล

ทีมนักวิจัยจากมหาวิทยาลัย KAUST (King Abdullah University of Science and Technology) ประเทศซาอุดิอาระเบียพัฒนาเซ็นเซอร์แบบสวมใส่ได้สำหรับสัตว์ทะเล เพื่อใช้สำหรับการติดตามพฤติกรรมการใช้ชีวิตของสัตว์นั้นๆ อันเป็นส่วนหนึ่งของงานศึกษาระบบนิเวศใต้ทะเล ซึ่งมีข้อดีที่แตกต่างจากอุปกรณ์ที่ใช้กันอยู่เดิม

แต่ไหนแต่ไรมา นักวิทยาศาสตร์ก็ได้พยายามหาวิธีที่จะระบุตัวตนของสัตว์น้ำ และศึกษาพฤติกรรมการใช้ชีวิตของพวกมัน แรกเริ่มในปี 1930 ยุคสมัยที่การล่าวาฬและแมวน้ำเป็นเรื่องธรรมดาของโลกธุรกิจ นักวิจัยใช้วิธียิงหลอดสแตนเลสขนาดเล็กเข้าไปฝังในชั้นไขมันของวาฬ โดยหลอดดังกล่าวจะตีหมายเลขประจำตัวไว้ ซึ่งจะสามารถติดตามคืนได้เมื่อวาฬถูกล่าทำให้ทราบถึงแนวการเดินทางของวาฬ

เวลาผ่านมาเทคโนโลยีก้าวหน้ามากขึ้น ป้ายเซ็นเซอร์แบบติดต่อกับอุปกรณ์ส่งสัญญาณผ่านคลื่นวิทยุถูกเริ่มนำมาใช้กับวาฬและโลมาในช่วงยุค 60 การพัฒนาป้ายเซ็นเซอร์มีมาเรื่อยๆ โดยเพิ่มรูปแบบการสื่อสารและข้อมูลที่มันเก็บได้ ป้ายเหล่านี้มีประโยชน์ใช้งานได้นานหลายเดือน เพียงพอต่อการเก็บข้อมูลเพื่อการศึกษา ทว่าการที่จะติดป้ายเหล่านี้ให้กับสัตว์น้ำได้ จำเป็นต้องใช้ปืนประทับบ่ายิงเซ็นเซอร์ให้ไปฝังในตัวสัตว์

แต่ทีมวิจัยของ KAUST มีไอเดียที่ปรับปรุงอุปกรณ์แบบเดิมๆ ให้ดีไปอีกขั้น ด้วยการออกแบบแผงวงจรเซ็นเซอร์ที่ไม่จำเป็นต้องยิง หรือฝัง ในร่างกายของสัตว์น้ำ หากแต่เป็นการออกแบบที่เน้นการสวมใส่แทน

ขึ้นชื่อว่าสวมใส่ นั่นหมายถึงชิ้นงานเซ็นเซอร์ทั้งชิ้น จะอยู่นอกร่างกายสัตว์น้ำ นั่นทำให้ตัวอุปกรณ์ต้องสามารถทนทานต่อแรงดันน้ำทะเลที่กดทับ, ความเค็มของน้ำ และจะต้องยืดหยุ่นรองรับการเคลื่อนไหวตามปกติของการดำรงชีวิตของสัตว์น้ำที่สวมใส่เซ็นเซอร์นั้นด้วย

ทีมวิจัยจึงใช้แผ่นซิลิโคนเป็นวัสดุหลักในการสร้างเซ็นเซอร์แบบสวมใส่สำหรับสัตว์น้ำนี้ โดยใช้ทองแดง, ทังสเตน และอะลูมิเนียม เป็นตัวนำไฟฟ้าของวงจรเซ็นเซอร์ ตัวอุปกรณ์อาศัยพลังงานจากแบตเตอรี่แบบกระดุม ซึ่งชิ้นงานต้นแบบก็พบว่าแบตเตอรี่สามารถจ่ายไฟให้อุปกรณ์ได้นาน 5 เดือน (สามารถยืดเวลาการใช้งานนานขึ้นอีกหลังปรับตั้งค่าการทำงานของอุปกรณ์) โดยต้นทุนที่ใช้ในการผลิตเซ็นเซอร์ตกชิ้นละไม่ถึง 12 ดอลลาร์

เซ็นเซอร์ของ KAUST ได้รับการทดสอบติดตั้งให้กับปูทะเล โดยสาเหตุที่ทีมวิจัยเลือกปู เป็นเพราะพวกเขาสามารถใช้กาวยึดเซ็นเซอร์เข้ากับกระดองปูได้โดยตรง พวกเขาสามารถติดตามการเคลื่อนที่ของปู รวมทั้งค่าอุณหภูมิ ความลึก และความเค็มของน้ำทะเลได้ โดยอาศัยการรับข้อมูลเข้าสู่สมาร์ทโฟนผ่านทางบลูทูธ

อย่างไรก็ตาม เซ็นเซอร์แบบสวมใส่ได้สำหรับสัตว์น้ำนี้ยังจำเป็นต้องได้รับการปรับปรุงเรื่องความทนทานและวิธีสื่อสารกับอุปกรณ์ เพราะในขณะนี้เซ็นเซอร์ของ KAUST ยังทนแรงดันน้ำได้ลึกแค่ 80 เซนติเมตรเท่านั้น แต่ทีมวิจัยก็มั่นใจว่าปัญหานี้แก้ไม่ยาก โดยเตรียมจะขยับขยายการทดสอบไปยังพื้นที่น้ำลึก 1 กิโลเมตร ส่วนเรื่องระบบการสื่อสารนั้นทีมวิจัยตั้งใจจะพัฒนาชุดเซ็นเซอร์รุ่นใหม่ที่ส่งสัญญาณผ่านคลื่นวิทยุได้โดยอัตโนมัติเมื่อใดก็ตามที่สัตว์น้ำซึ่งสวมใส่มันอยู่ว่ายขึ้นมายังผิวน้ำ และอาจเป็นไปได้ที่จะประยุกต์ใช้การรับ-ส่งข้อมูลด้วยแสง

ในขณะที่งานพัฒนาเซ็นเซอร์แบบสวมใส่สำหรับสัตว์น้ำยังคงเดินหน้าต่อไป KAUST ก็ได้แจกจ่ายเซ็นเซอร์รุ่นแรกให้กับทีมนักวิจัยผู้ศึกษาสัตว์ทะเลเพื่อให้มีการนำไปใช้งานจริงกันแล้ว ในอนาคตหากเซ็นเซอร์มีประสิทธิภาพยิ่งขึ้น ก็อาจช่วยเพิ่มขีดความสามารถในการติดตามศึกษาธรรมชาติของชีวิตใต้ทะเลได้ดียิ่งขึ้น ซึ่งอาจนำไปสู่การค้นพบใหม่ๆ ได้

ที่มา - IEEE Spectrum