สัญญาณจาก carrier gas รั่วผ่าน septum (การทำวิทยานิพนธ์ภาคปฏิบัติ ตอนที่ ๖๓) MO Memoir : Wednesday 4 June 2557

สาวน้อยรายนี้เขาเคยตัดพ้อกับผมว่า เขาทำแลปทีไร ผมได้เรื่องเขียน Memoir ทุกที
  

ผมก็ไม่รู้เหมือนกันว่าเป็นเพราะเหตุใด แต่ประสบการณ์ที่ผ่านมาบอกว่ามันดูเหมือนจะเป็นดังที่เขาพูด ไม่รู้ว่าเป็นเพราะดวงชะตาของเขา หรือเป็นเพราะเขาเป็นคนช่างสังเกตมากกว่าคนอื่น หรือสิ่งที่เขาคิดว่าเป็นปัญหานั้นสำหรับคนอื่นเขาไม่คิดว่ามันเป็นปัญหา

เรื่องใน Memoir ฉบับนี้ก็เช่นกัน

เหตุการณ์เริ่มจากการที่กลุ่มเราอยากวัดปริมาณความเป็นกรดบนพื้นผิวของแข็งโดยใช้เทคนิคการดูดซับ pyridine วิธีการมันก็ไม่ได้ซับซ้อนอะไร หลักการก็มีเพียงแค่เอาท่อบรรจุตัวอย่างตัวอย่างใส่แทนคอลัมน์ GC ตั้งอุณหภูมิให้พอเหมาะ จากนั้นก็ทำการฉีด pyridine เข้าไปทีละน้อย ๆ (pulse injection) โดยใช้ syringe ขนาด 1.0 ไมโครลิตร (แต่เราไม่ได้ฉีดทีละ 1 ไมโครลิตรนะ) แล้วก็คอยดูว่ามี pyridine หลุดรอดออกมาได้เท่าใด พอตัวอย่างดูดซับ pyridine จนอิ่มตัว (ดูจากการที่ความสูงของพีคคงที่) ก็หยุดการทดลองได้
  

ปริมาณของตำแหน่งที่เป็นกรดก็คำนวณได้จากผลรวมของปริมาณ pyridine ที่หายไปในการฉีดแต่ละครั้ง

แต่สิ่งแรกที่ต้องทำคือการปรับอัตราการไหลของ carrier gas เพื่อให้ได้ peak pyridine ออกมาสวยงาม (ต้องไม่เร็วเกินไปจนเห็นเป็นเส้นแทนที่จะเป็นพีค และต้องไม่ช้าเกินไปจนลากหางยาว)
  

ในระหว่างการทดสอบดังกล่าวเมื่อวันจันทร์ที่ผ่านมา สาวน้อยรายนั้นพบว่าพีคมีลักษณะแปลก ๆ ตอนแรกที่เขาโทรศัพท์มาหาผมเขาก็ไม่ยอมบอกว่ามันมีปัญหา แต่ผมกลับรู้สึกว่ามันต้องมีปัญหา ไม่เช่นนั้นคงไม่โทรมาหรอก ก็เลยถามว่ามีปัญหาอะไรเกิดขึ้น แต่เขาบอกว่าขอให้ผมไปดูด้วยตนเอง และก็ได้เห็นปัญหาดังที่นำมาให้ดูตรงลูกศรชี้ในรูปที่ ๑ ข้างล่าง

รูปที่ ๑ เส้นสัญญาณตกลงมาเป็นรูปสี่เหลี่ยม (ตรงลูกศรชี้) เกิดที่ตำแหน่งประมาณเดิมตลอด

ตอนแรกเขาบอกผมว่าได้ลองปรึกษาเพื่อน ๆ ดูแล้ว คิดว่าปัญหาน่าจะเกิดจาก impurity บางอย่างใน pyridine ที่เขาฉีดเข้าไป เพราะมันเกิดที่ตำแหน่งเวลาเดียวกันตลอดหลังการฉีด
  

แต่ผมดูแล้วคิดว่าไม่น่าจะใช่ เพราะถ้าเป็น impurity มันควรจะให้สัญญาณที่เป็นพีค คือเพิ่มสูงขึ้น ไม่ใช่ลดลงกระทันและกลับขึ้นกระทันหันอย่างที่เห็น
  

ปัญหานี้เกิดขึ้นหลังการฉีดแต่ละครั้ง นั่นแสดงว่าสาเหตุมันเกี่ยวข้องอยู่กับการฉีดสาร แต่เนื่องจากผมไม่คิดว่ามันเกิดจาก impurity ในที่สารที่ฉีดเข้าไป แต่น่าจะขึ้นอยู่กับขั้นตอนการฉีดมากกว่า ว่ามีเหตุการณ์ใดที่เกิดขึ้นในจังหวะเวลาเดียวกันทุกครั้ง ผมก็เลยถามเขาว่าเขาฉีดสารอย่างไร

คำตอบที่ได้รับก็คือหลังจากที่ฉีดสารเข้าไปแล้วก็จะคาเข็มไว้เป็นระยะเวลาหนึ่ง พร้อมกับนับเลขในใจ เพื่อให้ระยะเวลาคาเข็มค้างที่ injection port เท่ากันทุกครั้ง ก่อนที่จะถอนเข็มออก

ผมก็เลยบอกให้เขาทดลองฉีดใหม่ แต่ทีนี้ให้คาเข็มค้างเอาไว้เลย ไม่ต้องถอนเข็มออก
  

ผลปรากฏออกมาว่า สัญญาณรูปร่างแปลก ๆ แบบที่ปรากฏให้เห็นในรูปที่ ๑ นั้นหายไป

เรื่องของจังหวะเวลากับสัญญาณแปลกปลอมทำนองนี้ผมเคยเล่าเอาไว้เมื่อเกือบ ๕ ปีที่แล้วใน Memoir ปีที่ ๒ ฉบับที่ ๘๓ วันอังคารที่ ๑ ธันวาคม พ.ศ. ๒๕๕๒ เรื่อง "เกิดขึ้นตอนกี่โมง"

รูปที่ ๒ การตกลงของสัญญาณหลังจากเปลี่ยน septum หายไปแล้ว

สาเหตุของปัญหาเกิดจาก septum นั้นใช้งานมามากจนไม่สามารถปิดได้สนิท โดยเฉพาะในจังหวะที่ถอนเข็มออกมา ทำให้ carrier gas รั่วออกมามากผิดปรกติ ประกอบกับการที่คอลัมน์บรรจุตัวอย่างของเรานั้นมี pressure drop ต่ำมาก (ความดันด้านขาเข้ากับด้านขาออกจัดว่าพอ ๆ กัน) พอด้านขาเข้ามีแก๊สรั่วแม้แต่เพียงช่วงสั้น ๆ ตอนถอน syringe ออก ก็ส่งผลถึงอัตราการไหลของ carrier gas ที่ไหลผ่าน detector ให้เห็น ตรงนี้มันไม่เหมือนกับกรณีที่เราใส่ packed column เพราะในกรณีของ packed column นั้นความดันด้านขาเข้าคอลัมน์มันสูงกว่าด้านขาออก (ก่อนเข้า detector) อยู่มาก การเปลี่ยนแปลงความดันด้านขาเข้าเพียงเล็กน้อยในช่วงเวลาสั้น ๆ (จากการรั่วของ carrier gas ตอนถอน syringe ออก) ไม่ส่งผลต่ออัตราการไหลของแก๊สด้านขาออก เราจึงไม่เห็นปรากฏการณ์เช่นนี้ ผมก็เลยแนะนำให้เขาเปลี่ยน septum ใหม่ ซึ่งเมื่อวานหลังจากเปลี่ยนแล้วก็ได้ผลออกมาดังรูปที่ ๒
  

อีกเรื่องหนึ่งที่ผู้ฉีดตัวอย่างที่เป็นของเหลวเวลาที่ใช้ syringe ขนาดเล็กมักจะมีปัญหาคือ "ของเหลวมันเข้าไปไม่เต็ม syringe" โดยเวลาที่ดูดของเหลวขึ้นมาจะมีฟองอากาศอยู่เล็กน้อยทางด้านบน ตรงนี้บางรายก็แนะนำให้ทำการดูดของเหลวขึ้นมาและฉีดทิ้งไปหลาย ๆ ครั้ง แต่สำหรับของเหลวบางชนิดวิธีการนี้ก็ไม่ค่อยจะได้ผล

วิธีการที่ให้ผลที่ดีกว่าคือแทนที่จะ "ดูดขึ้น" ให้เปลี่ยนเป็น "ดูดลง" แทน คือทำแบบที่คุณหมอหรือพยาบาลเขาดึงยาฉีดจากขวด คือเขาจะใช้ขวดที่มีฝายางปิด คว่ำด้านฝาลงล่าง และแทงเข็มขึ้นไปจากทางด้านล่าง จากนั้นจึงดูดของเหลวเข้ามาในเข็ม โดยธรรมชาติของแก๊สที่อยู่ในของเหลวนั้นมันมีแนวโน้มที่จะลอยขึ้นบนอยู่แล้ว ดังนั้นด้วยวิธีการเช่นนี้จึงทำให้เราสามารถดูดของเหลวให้เข้ามาเต็มใน syringe ได้โดยไม่มีฟองอากาศ ถ้านึกภาพไม่ออกก็ดูรูปที่ ๓ ที่เอามาให้ดูเป็นตัวอย่างก็แล้วกัน

รูปที่ ๓ การป้องกันการเกิดฟองใน syringe เวลาดูดตัวอย่างที่เป็นของเหลว