การศึกษาปัจจัยและกระบวนการขนส่งของเหลวของปุ่มลิ้นแมวจำลอง
- ชื่อนักเรียนผู้จัดทำโครงงานวิทยาศาสตร์
ณัฐชยาพร สินธุรัตเวช
- อาจารย์ที่ปรึกษาโครงงานวิทยาศาสตร์
วิทชุกร ภู่ทอง, พิษณุ จันทรเสวต
- โรงเรียนที่กำกับดูแลโครงงานวิทยาศาสตร์
- ปีที่จัดทำโครงงานวิทยาศาสตร์
บทคัดย่อโครงงานวิทยาศาสตร์
แมวบ้าน (Felis catus) เป็นสิ่งมีชีวิตที่สามารถพบเห็นและสังเกตพฤติกรรมได้ง่าย ผู้จัดทำโครงงานสังเกตเห็นว่าแมวบ้านมีพฤติกรรมการใช้ลิ้นเพื่อขนส่งของเหลว เช่น การเลียขนเพื่อทำความสะอาดตัวเอง และการเลียผิวน้ำ เป็นต้น พฤติกรรมเหล่านี้ยังพบได้ในสัตว์ในตระกูลเดียวกัน (Filidae) เมื่อผู้จัดทำโครงงานศึกษางานวิจัยเพิ่มเติม พบว่า ปุ่มลิ้นรูปด้าย (Filiform papilla) ซึ่งเป็นเนื้อเยื่อที่ยื่นออกจากลิ้น มีโครงสร้างเป็นรูกลวง เป็นโครงสร้างขนาดเล็กบนลิ้นที่สัตว์ตระกูล Filidae มีร่วมกัน ปุ่มลิ้นรูปด้ายมีความสัมพันธ์กับการขนส่งของเหลว การขนส่งของเหลวของปุ่มลิ้นรูปด้านสามารถอธิบายด้วยหลักการทางฟิสิกส์เช่นเดียวกับหลอด capillary แต่ความแตกต่างทางโครงสร้างที่น่าสนใจคือ รูกลวงของปุ่มลิ้นแมว มีรูปร่างเหมือนทรงกระบอกกลวงปลายเปิดที่ถูกตัดครึ่งจากงานวิจัยล่าสุด (Noel, 2018) แทนที่จะเป็นทรงกรวยถูกตัดปลายดังที่เคยมีการคาดไว้ (Boshell, 1982) โดยปุ่มลิ้นแมวสามารถเก็บของเหลวไว้ข้างในรูกลวงได้ แม้จะมีปลายเปิดอยู่ด้านล่าง อย่างไรก็ตาม ของเหลวจะถูกปล่อยออกมาเมื่อปลายของปุ่มลิ้นสัมผัสพื้นผิว ในการเลียขนของแมว ปุ่มลิ้นชนิดนี้มีความยาวเพียงพอทำให้สามารถแทรกผ่านขนลงไปสัมผัสและขนส่งของเหลวไปสู่ผิวหนังของแมวได้
ผู้จัดทำโครงงานมีความสนใจเกี่ยวกับความสัมพันธ์ของขนาดของปุ่มลิ้นแมวจำลองกับความสามารถในการบรรจุน้ำของปุ่มลิ้นแมวจำลอง ดังนั้น จึงได้สร้างปุ่มลิ้นแมว “จำลอง” ด้วย Intravenous Catheter (ต่อไปจะเรียกโดยรวมว่า “ปุ่มลิ้นแมวจำลอง”) และได้ทดลองบรรจุของเหลวในปุ่มลิ้นแมวจำลองที่มีรัศมีต่าง ๆ โดยขนส่งน้ำผสมสีผสมอาหารจากภาชนะบรรจุไปยังปุ่มลิ้นแมวจำลอง ด้วย Micropipette และ Hamilton syringe ร่วมกับการวัดปริมาตรของเหลว แล้วสังเกตพฤติกรรมของของเหลวที่เกาะที่ปุ่มลิ้นแมวจำลอง พฤติกรรมของของเหลวที่ผู้จัดทำโครงงานสังเกตเห็น ได้แก่ จากการเพิ่มของเหลวเข้าไปในหยดของเหลวที่เกาะอยู่ ที่ปริมาตรหนึ่ง ของเหลวจะเคลื่อนที่ลงไปติดอยู่ที่ปลายด้านล่างของปุ่มลิ้นแมวจำลอง หลังจากเพิ่มของเหลวเข้าไปอีก ของเหลวจะหลุดออกและร่วงลงจากปุ่มลิ้นแมวจำลอง ซึ่งจะมีปริมาตรของเหลวมากที่สุดก่อนที่จะร่วงเรียกว่า “ปริมาตรของเหลวสูงสุดที่ปุ่มลิ้นแมวจำลองสามารถบรรจุได้” จากการทดลองพบว่า เมื่อรัศมีของปุ่มลิ้นแมวจำลองลดลง ปริมาตรของเหลวจะลดลงเรื่อย ๆ จนถึงค่าต่ำสุดที่รัศมีของปุ่มลิ้นแมวจำลองค่าหนึ่ง ก่อนที่จะเพิ่มขึ้นถึงแม้ว่ารัศมีของปุ่มลิ้นแมวจำลองจะลดลงต่อไปก็ตาม จากการทดลองนี้สามารถคาดการณ์ได้ว่าจะมีช่วงของค่ารัศมีของปุ่มลิ้นแมวจำลอง ที่จะทำให้แรงตึงผิวของของเหลว ซึ่งแปรผันตรงกับความยาวสัมผัส กลายเป็นต้นกำเนิดของสิ่งที่มีอิทธิพลหลัก (Major source of influence) ที่ทำให้สามารถกักเก็บของเหลวปริมาตรที่เพิ่มขึ้น ความเข้าใจที่ลึกซึ้งมากขึ้นเกี่ยวกับปรากฏการณ์นี้ คาดว่าจะเป็นพื้นฐานของการพัฒนาต่อยอดเป็นเทคโนโลยีสำหรับให้ยาภายนอกแก่สัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมโดยไม่ต้องโกนขน เป็นเครื่องมือทำความสะอาดผลิตภัณฑ์ขนสัตว์และใยสังเคราะห์ที่มีประสิทธิภาพสูงขึ้น