ตรวจข้อสอบ > เกวลี นิยุทตรานนท์ > การแข่งขันความถนัดทางวิศวกรรมศาสตร์ ระดับมัธยมศึกษาตอนปลาย (High School Engineering Aptitude Competition) > Part 1 > ตรวจ

ใช้เวลาสอบ 15 นาที

Back

# คำถาม คำตอบ ถูก / ผิด สาเหตุ/ขยายความ ทฤษฎีหลักคิด/อ้างอิงในการตอบ คะแนนเต็ม ให้คะแนน
1


โรคหัวใจและหลอดเลือดประเภทหลัก ๆ (CVD) ที่กล่าวถึงในบทความนี้มีอะไรบ้าง

จากทั้งหมดที่กล่าวมา

เหล่านี้เป็นตัวอย่างของโรคหัวใจและหลอดเลือดหลักที่อาจถูกกล่าวถึงในบทความเกี่ยวกับสุขภาพหัวใจและหลอดเลือด แต่ละโรคมีสาเหตุ อาการ และการรักษาที่แตกต่างกันไป

โรคหัวใจและหลอดเลือด (CVD) ประกอบด้วยหลายโรคที่สำคัญและพบบ่อย ดังนี้: โรคหลอดเลือดหัวใจ (Coronary Artery Disease - CAD): โรคนี้เกิดจากการที่แผ่นไขมันสะสมในหลอดเลือดหัวใจ ทำให้หลอดเลือดแคบลงและอาจนำไปสู่อาการเจ็บหน้าอกหรือหัวใจวาย โรคหัวใจขาดเลือด (Ischemic Heart Disease): หัวใจไม่ได้รับเลือดและออกซิเจนเพียงพอ เนื่องจากหลอดเลือดหัวใจตีบตัน โรคความดันโลหิตสูง (Hypertension): เป็นภาวะที่ความดันโลหิตในหลอดเลือดสูงผิดปกติ ทำให้เกิดความเสี่ยงต่อโรคหลอดเลือดสมองและโรคหัวใจ โรคหลอดเลือดสมอง (Stroke): เกิดจากการอุดตันหรือแตกของหลอดเลือดในสมอง ทำให้ส่วนของสมองขาดเลือดและออกซิเจน โรคลิ้นหัวใจ: โรคนี้เกี่ยวข้องกับการทำงานของลิ้นในหัวใจไม่ปกติ ซึ่งอาจเป็นการตีบหรือรั่ว หัวใจล้มเหลว (Heart Failure): เกิดจากการที่หัวใจไม่สามารถสูบฉีดเลือดไปยังร่างกายได้อย่างมีประสิทธิภาพ

7

-.50 -.25 +.25 เต็ม 0 -35% +30% +35%

2


วัสดุชีวภาพใดที่มีลักษณะพิเศษในการจำรูปร่างและมักใช้ในขดลวด

โลหะผสมนิกเกิล-ไทเทเนียม (นิทินอล)

ในบรรดาตัวเลือกที่ได้รับ วัสดุชีวภาพที่มีคุณสมบัติการจำรูปร่างพิเศษและถูกใช้ในขดลวดที่พบบ่อยคือ โลหะผสมนิกเกิล-ไททาเนียม (ไนโตนอล) ไนโตนอลเป็นที่รู้จักกันดีสำหรับคุณสมบัติการจำรูปร่างและความยืดหยุ่นสูง ซึ่งมีประโยชน์อย่างมากในอุปกรณ์การแพทย์เช่นขดลวด

วัสดุนี้สามารถเปลี่ยนรูปทรงได้ที่อุณหภูมิหนึ่ง แล้วกลับไปยังรูปทรงเดิมโดยไม่เสียหายเมื่ออุณหภูมิสูงขึ้นเกิน "อุณหภูมิการเปลี่ยนแปลง" ทำให้มันเหมาะสำหรับการใช้งานที่ต้องการการปรับตัวตามเงื่อนไขของร่างกายที่เปลี่ยนแปลงไป

7

-.50 -.25 +.25 เต็ม 0 -35% +30% +35%

3


ประโยชน์หลักของการใช้ขดลวดที่ย่อยสลายได้ทางชีวภาพเหนือขดลวดโลหะแบบดั้งเดิมคืออะไร?

การสนับสนุนชั่วคราวและการย่อยสลายอย่างค่อยเป็นค่อยไป

เนื่องจากขดลวดชีวสลายจะค่อยๆ สลายตัว จึงลดความเสี่ยงของการเกิดภาวะแทรกซ้อนระยะยาวที่เกี่ยวข้องกับการฝังถาวร ผู้ป่วยจะมีโอกาสน้อยที่จะเป็นโรคเช่น การเกิดลิ่มเลือดในขดลวด ซึ่งเป็นปัญหาใหญ่กับขดลวดโลหะ

แม้ว่าขดลวดชีวสลายอาจไม่ได้มีความแข็งแรงของกลไกหรือมีต้นทุนต่ำกว่าขดลวดโลหะ แต่ประโยชน์หลักของขดลวดชีวสลายอยู่ที่ความสามารถในการให้การสนับสนุนที่จำเป็นชั่วคราวโดยไม่ทิ้งร่องรอยถาวร ทำให้เหมาะสมอย่างยิ่งสำหรับผู้ป่วยที่ได้รับประโยชน์จากการสนับสนุนทางหลอดเลือดชั่วคราวโดยไม่มีความเสี่ยงที่เกี่ยวข้องกับการฝังถาวร

7

-.50 -.25 +.25 เต็ม 0 -35% +30% +35%

4


ข้อเสียเปรียบหลักของขดลวดโพลีเมอร์ที่ย่อยสลายได้ทางชีวภาพ เช่น PLA/PGA คืออะไร

ความแข็งแรงทางกลมีจำกัด

ขดลวดชีวสลายมักมีความแข็งแรงทางกลน้อยกว่าขดลวดโลหะ ซึ่งอาจจำกัดการใช้งานในสถานการณ์ทางคลินิกบางอย่างที่ต้องการการสนับสนุนโครงสร้างที่แข็งแกร่ง ข้อจำกัดนี้สามารถส่งผลต่อประสิทธิภาพในการทนต่อแรงกดดันและสภาวะทางสรีระภายในหลอดเลือด

ขดลวดชีวสลายมักมีความแข็งแรงทางกลน้อยกว่าขดลวดโลหะ ซึ่งอาจจำกัดการใช้งานในสถานการณ์ทางคลินิกบางอย่างที่ต้องการการสนับสนุนโครงสร้างที่แข็งแกร่ง ข้อจำกัดนี้สามารถส่งผลต่อประสิทธิภาพในการทนต่อแรงกดดันและสภาวะทางสรีระภายในหลอดเลือด

7

-.50 -.25 +.25 เต็ม 0 -35% +30% +35%

5


วัสดุชีวภาพประเภทใดที่เหมาะกับความเข้ากันได้ทางชีวภาพในการใช้งานด้านหัวใจและหลอดเลือด

วัสดุชีวภาพโพลีเมอร์

โพลิเมอร์ชีวภาพมักถูกนิยมเนื่องจากมีความเข้ากันได้ทางชีวภาพที่ยอดเยี่ยม สามารถสลายตัวเป็นผลิตภัณฑ์ที่ไม่เป็นพิษ และมีความหลากหลายในการใช้งานทางการแพทย์ รวมถึงการใช้งานที่เกี่ยวข้องกับระบบหัวใจและหลอดเลือด

พวกมันสามารถออกแบบให้มีคุณสมบัติทางกายภาพและเคมีที่ต้องการสำหรับการแทรกแซงทางหัวใจและหลอดเลือดโดยเฉพาะ เช่น ขดลวด วาล์วหัวใจ หรือผลิตภัณฑ์เสริมหลอดเลือด ทำให้มีประสิทธิภาพสูงในการใช้งานเหล่านี้

7

-.50 -.25 +.25 เต็ม 0 -35% +30% +35%

6


ขดลวดเมมโมรีอัลลอยด์ได้รับการออกแบบให้คืนรูปทรงเดิมที่อุณหภูมิที่กำหนด หากการเปลี่ยนเฟสที่อุณหภูมิสูงของขดลวดเกิดขึ้นที่ 50°C จุดเปลี่ยนในหน่วยฟาเรนไฮต์คือเท่าใด

122°F

°F=(50 × (9/5)) + 32 = 122

°F=(°C× (9/5)) + 32

7

-.50 -.25 +.25 เต็ม 0 -35% +30% +35%

7


ขดลวดที่ย่อยสลายได้ทางชีวภาพจะลดลงในอัตรา 7% ต่อเดือน ถ้ามวลขดลวดเริ่มต้นคือ 120 กรัม หลังจากผ่านไป 4 เดือน มวลของขดลวดจะเป็นเท่าใด

87.67 กรัม

M= 120 × (1−0.07)^4

M=Mเริ่ม × (1−r)^t

7

-.50 -.25 +.25 เต็ม 0 -35% +30% +35%

8


ขดลวดเมมโมรีอัลลอยด์ถูกบีบอัดที่อุณหภูมิห้อง (25°C) จากนั้นขยายเป็นรูปร่างเดิมที่อุณหภูมิร่างกาย (37°C) ถ้าความจุความร้อนจำเพาะของโลหะผสมคือ 0.45 J/ g°C และมวลของขดลวดคือ 60 กรัม ต้องใช้ความร้อนปริมาณเท่าใด

225 J

Q = (60) * (0.45) * (37 - 25) = 324 J

Q = mc(tท้าย - tเริ่ม)

7

-.50 -.25 +.25 เต็ม 0 -35% +30% +35%

9


หากจำเป็นต้องปลูกถ่ายหลอดเลือดในหลอดเลือดแดงที่มีเส้นผ่านศูนย์กลาง 4 มม. และกราฟต์ขยายเป็น 1.8 เท่าของเส้นผ่านศูนย์กลางเดิม เส้นผ่านศูนย์กลางสุดท้ายของกราฟต์คือเท่าใด?

7.2 มม.

Final Diameter=4mm×1.8

Final Diameter=Original Diameter×Expansion Factor

7

-.50 -.25 +.25 เต็ม 0 -35% +30% +35%

10


วัสดุชีวภาพโพลีเมอร์จะสลายตัวในอัตราสัดส่วนกับมวลที่เหลืออยู่ หากมวลเริ่มต้นคือ 150 กรัม และลดลงเหลือ 105 กรัมในหนึ่งเดือน ค่าคงที่การสลายตัว kkk เป็นเท่าใดหากสมมติจลนศาสตร์ลำดับที่หนึ่ง

0.357

m(0) =150g, m(t)=105g, t = 1 month

m(t) = m(0) * e ^ (-k*t)

7

-.50 -.25 +.25 เต็ม 0 -35% +30% +35%

11


ประโยชน์หลักของการใช้วัสดุนาโนในการรักษาบาดแผลคืออะไร?

การส่งมอบยาแบบกำหนดเป้าหมายและการปล่อยยาเป็นเวลานาน

นาโนวัสดุมีประโยชน์อย่างยิ่งในการรักษาบาดแผลเนื่องจากสามารถนำส่งยาไปยังบริเวณบาดแผลได้อย่างแม่นยำ ซึ่งช่วยเพิ่มประสิทธิภาพในการรักษาของยาและลดผลข้างเคียงต่อระบบ

นอกจากนี้ นาโนวัสดุยังสามารถออกแบบให้ปล่อยยาออกมาอย่างต่อเนื่องในช่วงเวลาที่กำหนด ซึ่งช่วยให้มีการจ่ายยาอย่างต่อเนื่องและควบคุมได้ ซึ่งมีความสำคัญต่อการรักษาอย่างมีประสิทธิภาพและลดความถี่ในการเปลี่ยนผ้าพันแผล ความสามารถนี้ทำให้นาโนวัสดุมีคุณค่าอย่างยิ่งในการปรับปรุงประสิทธิภาพของการรักษาบาดแผล

7

-.50 -.25 +.25 เต็ม 0 -35% +30% +35%

12


วัสดุนาโนชนิดใดขึ้นชื่อในเรื่องฤทธิ์ต้านเชื้อแบคทีเรียที่ดีเยี่ยมและความสามารถในการส่งเสริมการสมานแผล

อนุภาคนาโนเงิน

ความสามารถของพวกมันในการส่งเสริมการรักษาบาดแผลควบคู่ไปกับคุณสมบัติต้านเชื้อแบคทีเรียทำให้พวกมันเป็นตัวเลือกยอดนิยมในแอปพลิเคชันทางการแพทย์ที่เกี่ยวข้องกับการดูแลบาดแผล

อนุภาคนาโนเงินมีคุณสมบัติต้านเชื้อแบคทีเรียที่แข็งแกร่ง ซึ่งทำให้มีประสิทธิภาพในการป้องกันการติดเชื้อในบาดแผล สามารถยับยั้งการเจริญเติบโตของแบคทีเรียได้หลากหลายชนิด รวมถึงสายพันธุ์ที่ดื้อต่อยาปฏิชีวนะ และถูกนำมาใช้อย่างแพร่หลายในผ้าพันแผลเพื่อเพิ่มการรักษาและลดความเสี่ยงของการติดเชื้อ

7

-.50 -.25 +.25 เต็ม 0 -35% +30% +35%

13


อะไรคือความท้าทายหลักที่เกี่ยวข้องกับวัสดุนาโนในการรักษาบาดแผล?

ความเป็นพิษและผลกระทบด้านลบที่อาจเกิดขึ้น

ความเป็นพิษที่อาจเกิดขึ้นจากวัสดุนาโนเป็นปัญหาสำคัญในการประยุกต์ใช้การรักษาบาดแผล เนื่องจากขนาดที่เล็กและพื้นที่ผิวสูง วัสดุนาโนสามารถมีปฏิสัมพันธ์กับระบบชีวภาพในรูปแบบที่คาดไม่ถึง ซึ่งอาจนำไปสู่ความเสียหายของเซลล์ การอักเสบ หรือผลกระทบที่ไม่พึงประสงค์อื่น ๆ ความเสี่ยงของความเป็นพิษเป็นปัญหาที่น่ากังวลเป็นพิเศษ

เนื่องจากวัสดุนาโนสามารถแทรกซึมผ่านเกราะชีวภาพและสะสมในเนื้อเยื่อ ซึ่งอาจนำไปสู่ปัญหาสุขภาพในระยะยาว การรับประกันความปลอดภัยของวัสดุนาโนจำเป็นต้องมีการทดสอบและประเมินอย่างเข้มงวด ทำให้ความเป็นพิษเป็นหนึ่งในความท้าทายหลักในการใช้งานเพื่อการรักษาบาดแผล

7

-.50 -.25 +.25 เต็ม 0 -35% +30% +35%

14


บทบาทของอนุภาคนาโนทองคำในการรักษาบาดแผลดังที่กล่าวไว้ในบทความคืออะไร?

ลดการอักเสบและส่งเสริมการสร้างเนื้อเยื่อใหม่

อนุภาคนาโนทองคำได้รับการศึกษาถึงคุณสมบัติต้านการอักเสบและความสามารถในการส่งเสริมการสร้างเนื้อเยื่อ

พวกมันสามารถปรับภูมิคุ้มกันและเร่งกระบวนการบำบัดโดยการส่งเสริมการเพิ่มจำนวนและการเคลื่อนที่ของเซลล์ ซึ่งมีความสำคัญต่อการสร้างเนื้อเยื่อใหม่ ทำให้มีคุณค่าในการประยุกต์ใช้การรักษาบาดแผล

7

-.50 -.25 +.25 เต็ม 0 -35% +30% +35%

15


คุณสมบัติใดของวัสดุนาโนที่ช่วยให้สามารถโต้ตอบกับกระบวนการทางชีววิทยาในระดับเซลล์และโมเลกุลได้อย่างมีประสิทธิภาพ

อัตราส่วนพื้นผิวต่อปริมาตรสูงและคุณสมบัติพื้นผิวที่ปรับแต่งได้

วัสดุนาโนมีอัตราส่วนพื้นผิวต่อปริมาตรสูง ซึ่งให้พื้นที่ผิวขนาดใหญ่สำหรับการโต้ตอบกับเซลล์และชีวโมเลกุล คุณสมบัตินี้ช่วยเพิ่มความสามารถในการโต้ตอบกับระบบชีวภาพในระดับโมเลกุล

คุณสมบัติของพื้นผิวยังสามารถปรับแต่งเพื่อปรับปรุงความเข้ากันได้ทางชีวภาพ การกำหนดเป้าหมาย และการโต้ตอบกับโมเลกุลชีวภาพเฉพาะ ทำให้มีประสิทธิภาพสูงสำหรับการใช้งาน เช่น การนำส่งยาและการถ่ายภาพ

7

-.50 -.25 +.25 เต็ม 0 -35% +30% +35%

16


วัสดุปิดแผลที่มีอนุภาคนาโนเงิน ( AgNPs ) ถูกนำไปใช้กับบาดแผล หากอนุภาคนาโนเงินปล่อยไอออนในอัตรา 0.5 มก./วัน และมวลรวมของ AgNPs ในน้ำสลัดคือ 10 มก. น้ำสลัดจะมีประสิทธิภาพในการปล่อยไอออนเงินได้กี่วัน

20 วัน

Number of days = (10 mg) / (0.5mg / day)

Number of days = (Total mass of AgNPs) / (Release rate)

7

-.50 -.25 +.25 เต็ม 0 -35% +30% +35%

17


อนุภาคนาโนทองคำ (AuNPs) ถูกนำมาใช้ในการทำแผลเพื่อคุณสมบัติต้านการอักเสบ หากความจุความร้อนจำเพาะของ AuNPs เท่ากับ 0.129 J/ g°C และมวลของอนุภาคนาโนในน้ำสลัดคือ 5 กรัม จะต้องใช้ความร้อนเท่าใดในการเพิ่มอุณหภูมิของอนุภาคนาโนจาก 25°C เป็น 37°C

7.74 J

Q = ( 5 ) * (0.129) * (37 - 25)

Q = mc(tท้าย - tเริ่ม)

7

-.50 -.25 +.25 เต็ม 0 -35% +30% +35%

18


วัสดุนาโนโพลีเมอร์สลายตัวในอัตราสัดส่วนกับมวลที่เหลืออยู่ หากมวลเริ่มต้นคือ 50 กรัม และลดลงเหลือ 35 กรัมในหนึ่งเดือน ค่าคงที่การสลายตัว kkk เป็นเท่าใดหากสมมติจลนศาสตร์ลำดับที่หนึ่ง

0.165

m(0) =50grams, m(t)=35grams, t=1month.

m(t) = m(0) * e ^ (-k*t)

7

-.50 -.25 +.25 เต็ม 0 -35% +30% +35%

19


หากไฮโดรเจลที่ใช้สมานแผลปล่อยยาในอัตราคงที่ 2 มก./ชั่วโมง. และปริมาณยาเริ่มต้นคือ 100 มก. ไฮโดรเจลจะปล่อยยาได้นานแค่ไหน?

50 ชั่วโมง

Duration= (100mg ) / (2mg/hour)

Duration= (Starting dose) / (Release rate) ​

7

-.50 -.25 +.25 เต็ม 0 -35% +30% +35%

20


อนุภาคนาโนซิงค์ออกไซด์ ( ZnO NP) มีความเข้มข้น 0.5 กรัม/ลิตร หากคุณมีสารละลายนี้ 2 ลิตร จะมี ZnO NP อยู่ในสารละลาย กี่กรัม

1.0 กรัม

Mass=0.5g/L×2L=1.0grams

Mass=Concentration×Volume

7

-.50 -.25 +.25 เต็ม 0 -35% +30% +35%

ผลคะแนน 99.5 เต็ม 140

แท๊ก หลักคิด
แท๊ก อธิบาย
แท๊ก ภาษา