นวัตกรรมอุปกรณ์การตรวจปริมาณแคลเซียมจากเศษเล็บโดยใช้หลักการวิเคราะห์เชิงสีและการดูดกลืนเชิงแสงเพื่อการประเมินภาวะสมดุลแคลเซียมและความเสี่ยงโรคกระดูก

ชื่อนักเรียนผู้จัดทำโครงงานวิทยาศาสตร์

ณภัทร ด่านชนะ, ธีรัตม์ สันติลินนท์, ภัทรพล ใจเย็น

อาจารย์ที่ปรึกษาโครงงานวิทยาศาสตร์

เกียรติภูมิ รอดพันธ์, วีรวุฒิ เทียนขาว

โรงเรียนที่กำกับดูแลโครงงานวิทยาศาสตร์

โรงเรียนมหิดลวิทยานุสรณ์

ปีที่จัดทำโครงงานวิทยาศาสตร์

พ.ศ. 2565

บทคัดย่อโครงงานวิทยาศาสตร์

ภาวะที่แคลเซียมสูงเกินไปอย่างภาวะ hypercalcemia หรือภาวะที่แคลเซียมต่ำเกินไปอย่างภาวะ hypocalcemia นับเป็นภาวะที่เป็นภัยเงียบอย่างหนึ่งที่ก่อให้เกิดความผิดปกติของร่างกายรวมถึงโรคกระดูก ด้วยประเด็นปัญหานี้ทางคณะผู้จัดทำโครงงานจึงได้จุดประกายความคิดว่าเศษเล็บที่ทิ้งจากการตัดเล็บโดยปกติก็จะต้องถูกทิ้งไปอย่างไร้ประโยชน์นั้นจะสามารถนำมาวิเคราะห์เพื่อให้เกิดประโยชน์อย่างไรได้บ้าง เนื่องจากจากการค้นคว้าศึกษางานวิจัยต่างๆก็พบว่าเล็บมีองค์ประกอบหลักคือแคลเซียม และจากงานวิจัยที่เกี่ยวข้องก็รายงานว่าปริมาณแคลเซียมในเล็บสามารถที่จะบ่งชี้ภาวะสมดุลแคลเซียมในร่างกายและความเสี่ยงในการเกิดโรคกระดูกได้ และเมื่อศึกษาเพิ่มเติมก็พบว่าการวิเคราะห์ด้วย o-cresolphthalein complexone เป็นวิธีการวิเคราะห์เชิงสีทางเคมีที่มีความจำเพาะเจาะจงกับแคลเซียม โดยหากวัดการเปลี่ยนแปลงสีโดยการวัดค่าการดูดกลืนแสงก็จะสามารถประมวลผลปริมาณแคลเซียมได้ อย่างไรก็ตามขั้นตอนในการวิเคราะห์ทางเคมีวิเคราะห์ในแต่ละขั้นตอนนั้นจำเป็นต้องควบคุมมาตรฐานของกระบวนการทั้งเชิงปริมาณและคุณภาพให้คงที่และแม่นยำในทุกขั้นตอน การทำการทดลองแบบหัตถการด้วยตัวบุคคลที่แตกต่างกัน จึงอาจก่อให้เกิดความผิดพลาดคลาดเคลื่อนในการวิเคราะห์ผลได้ ทางคณะผู้จัดทำโครงงานจึงมีแนวคิดสร้างสรรค์ที่จะนำองค์ความรู้ในทางวิศวกรรมศาสตร์เข้ามาประยุกต์ใช้เพื่อสร้างชุดอุปกรณ์ในการควบคุมมาตรฐานของทุกขั้นตอนในกระบวนการการวิเคราะห์ โดยจะสร้างนวัตกรรมอุปกรณ์ตรวจปริมาณแคลเซียมจากเศษเล็บโดยใช้หลักการวิเคราะห์เชิงสีและการดูดกลืนเชิงแสงเพื่อการประเมินภาวะสมดุลแคลเซียมและความเสี่ยงโรคกระดูกแบบ non-invasive ซึ่งได้ออกแบบให้มีความง่ายต่อการใช้งานและจะเป็นประโยชน์อย่างมากต่อการประเมินภาวะสุขภาพ โดยมีองค์ประกอบคร่าวๆ คือ อุปกรณ์ชั่งนํ้าหนักเล็บโดยมีload cellใช้ในการชั่งนํ้าหนัก โดยจะใช้หลอดไฟled 3 หลอด เพื่อแสดงว่านํ้าหนักมากเกินไป น้อยเกินไป และนํ้าหนักพอดี เมื่อชั่งเล็บจนถึงนํ้าหนักที่พอดีแล้ว ก็จะกดสวิตช์เพื่อบดเล็บโดยใช้มอเตอร์เพื่อบดเล็บแล้วลําเลียงทางสายพานไปยังส่วนของอุปกรณ์ที่มีสารที่ใช้ย่อยเล็บ เมื่อครบเวลาที่กําหนดไว้ท่อจะเปิดเพื่อให้สารละลายที่ได้ไปยังส่วนที่ใช้ปรับ pHที่เหมาะสมและจะไปยังส่วนที่ใส่reagent ที่จำเพาะต่อแคลเซียมหลังจากนั้นก็จะผ่านปั๊มไปวัดค่าดูดกลืนแสงที่ spectrophotometer เพื่อประมวลค่าดูดกลืนแสงที่ได้เป็นความเข้มข้นของแคลเซียม โดยจะแสดงบนหน้าจอ TFT ที่สามารถประเมินภาวะสมดุลแคลเซียมและความเสี่ยงโรคกระดูกได้ ชุดอุปกรณ์ที่พัฒนาขึ้นนี้นอกจากจะเป็นประโยชน์ในเชิงการแพทย์แล้วยังถือได้ว่าเป็นต้นแบบอุปกรณ์ที่บูรณาการองค์ความรู้ทางวิศวกรรมศาสตร์เข้ามาช่วยในกระบวนการเชิงเคมีวิเคราะห์ได้อีกด้วย