การศึกษาปัจจัยและกระบวนการขนส่งของเหลวของปุ่มลิ้นแมวจําลอง

ชื่อนักเรียนผู้จัดทำโครงงานวิทยาศาสตร์

ณัฐชยาพร สินธุรัตเวช

อาจารย์ที่ปรึกษาโครงงานวิทยาศาสตร์

พิษณุ จันทรเสวต, วิทชุกร ภู่ทอง

โรงเรียนที่กำกับดูแลโครงงานวิทยาศาสตร์

โรงเรียนเตรียมอุดมศึกษา

ปีที่จัดทำโครงงานวิทยาศาสตร์

พ.ศ. 2563

บทคัดย่อโครงงานวิทยาศาสตร์

โครงสร้างรูกลวงในปุ่มลิ้นรูปด้าย (filiform papillae) ของสัตว์ตระกูลแมว (Felidae) ขนส่งของเหลวด้วยหลักการเดียวกับ capillarity โดยของเหลวที่ถูกบรรจุในรูกลวงของปุ่มลิ้นจะไหลออกสู่ขนหรือพื้นผิวใด ๆ ก็ต่อเมื่อปลายเปิดของปุ่มลิ้นสัมผัสพื้นผิวเท่านั้น เมื่อไม่นานนี้รูปทรงของปุ่มลิ้นถูกค้นพบว่าเป็นทรงกระบอกกลวงปลายเปิดที่ถูกตัดครึ่งหนึ่งในแนวดิ่ง ความน่าสนใจคือการที่ความยาวปุ่มลิ้นของทุกสปีชีส์ใน Felidae สูงใกล้เคียงกัน แม้แต่ละสปีชีส์จะมีรัศมีความโค้งแตกต่างกันก็ตาม การศึกษานี้มีวัตถุประสงค์เพื่อหาปริมาณเชิงโครงสร้างและวัสดุที่มีผลต่อกระบวนการขนส่งของเหลวในปุ่มลิ้นแมว ผู้จัดทำจึงได้สร้างปุ่มลิ้นแมว "จำลอง" ดัดแปลงจาก IV catheters ที่มีรัศมีภายในต่าง ๆ กัน โดยเริ่มจากหาความสัมพันธ์ระหว่างรัศมีความโค้งกับความสามารถในการบรรจุของเหลวของปุ่มลิ้นแมวจำลอง จากนั้นสังเกตพฤติกรรมของของเหลวที่บรรจุได้ในโครงสร้างซึ่งวางในแนวตั้ง พบว่าในแต่ละขนาดของปุ่มลิ้นจำลองรัศมี เมื่อบรรจุของเหลวมากกว่าปริมาตรจำเพาะ Vmove ของเหลวจะเคลื่อนที่ลงและหยุดที่ปลายล่างสุดของปุ่มลิ้นจำลอง เมื่อเพิ่มปริมาตรเรื่อย ๆ พบว่าของเหลวจะไม่สามารถถูกบรรจุอยู่ได้ และร่วงลงจากปุ่มลิ้นจำลองเมื่อมากกว่าปริมาตรจำเพาะ Vmax ผลการทดลองชี้ว่ารัศมีความโค้งของปุ่มลิ้นจำลองในพิสัยดังกล่าวมีอิทธิพลต่อแรงตึงผิวซึ่งแปรตามความยาวสัมผัส และกลายเป็นปัจจัยสำคัญในกระบวนการขนส่งของเหลว ผู้จัดทำคาดว่าเมื่อรัศมีความโค้งมีค่านอกเหนือจากพิสัยเดิมซึ่งมีข้อมูลจากการทดลองแล้ว แนวโน้มความสามารถในการบรรจุของเหลวจะมีการเปลี่ยนแปลง ดังนั้นจึงต้องการตรวจสอบความสามารถในการจุของเหลวในปุ่มลิ้นแมวจำลอง ที่มีพิสัยของปริมาณเชิงโครงสร้างและวัสดุครอบคลุมอันดับของขนาด (order of magnitude) หลายระดับ โดยใช้หลักการทางฟิสิกส์ของของไหล สร้างแบบจำลองเชิงคำนวณ และอาจสามารถนำไปประยุกต์เพื่อพัฒนาเครื่องมือให้ยาภายนอกสำหรับสัตว์ที่มีขน โดยไม่จำเป็นต้องถูกโกน และเครื่องมือทำความสะอาดขนและผลิตภัณฑ์ใยสังเคราะห์ที่มีประสิทธิภาพสูงขึ้น