| 1 |
ข้อได้เปรียบหลักของการใช้สารคอนทราสต์แบบออร์แกนิกที่เหนือกว่าสารคอนทราสต์ที่ใช้แกโดลิเนียมแบบดั้งเดิม (GBCA) ใน MRI คืออะไร
|
ความเป็นพิษต่ำ |
|
สาเหตุในการตอบ / ขยายความ
สารคอนทราสต์แบบออร์แกนิก มีข้อได้เปรียบหลักๆ เหนือ GBCA ดังนี้
ความเป็นพิษต่ำ: สารคอนทราสต์แบบออร์แกนิกถูกกำจัดออกจากร่างกายได้เร็วกว่า GBCA จึงลดความเสี่ยงของการสะสมในเนื้อเยื่อและอวัยวะต่างๆ ซึ่งอาจนำไปสู่ผลข้างเคียงในระยะยาว เช่น ภาวะพังผืดของระบบประสาทส่วนกลาง (NSF) ในผู้ป่วยที่มีปัญหาไต
ความปลอดภัยสูงกว่า: โดยเฉพาะในผู้ป่วยที่มีภาวะไตวาย หรือผู้ป่วยที่ต้องได้รับสารคอนทราสต์บ่อยครั้ง
ลดความกังวล: เกี่ยวกับผลข้างเคียงระยะยาวของแกโดลิเนียม |
ทฤษฎีหลักคิด / อ้างอิงในค่าตอบ
GBCA หรือ Gadolinium-based contrast agents เป็นสารคอนทราสต์ที่ใช้กันอย่างแพร่หลายในการตรวจ MRI เพื่อเพิ่มความคมชัดของภาพ แต่มีรายงานถึงความเสี่ยงของการสะสมแกโดลิเนียมในสมองและอวัยวะอื่นๆ
สารคอนทราสต์แบบออร์แกนิก เป็นสารคอนทราสต์รุ่นใหม่ มีโครงสร้างทางเคมีที่แตกต่างจาก GBCA
งานวิจัยในปัจจุบันมุ่งเน้นไปที่การพัฒนาสารคอนทราสต์แบบออร์แกนิกที่มีประสิทธิภาพสูง มีความเป็นพิษต่ำ และมีความปลอดภัยสูงสุดสำหรับผู้ป่วย |
7 |
-.50
-.25
+.25
เต็ม
0
-35%
+30%
+35%
|
| 2 |
คุณสมบัติใดของเดนไดเมอร์ที่ทำให้พวกมันเหมาะสมเป็นโครงสำหรับสารคอนทราสต์แบบออร์แกนิก
|
โครงสร้างโมเลกุลขนาดใหญ่ที่กระจายตัวเดี่ยวและมีการกำหนดไว้อย่างดี |
|
สาเหตุในการตอบ / ขยายความ
เดนไดเมอร์ (Dendrimer) มีคุณสมบัติที่เหมาะสมในการเป็นโครงสร้างสำหรับสารคอนทราสต์แบบออร์แกนิก ดังนี้
โครงสร้างที่แน่นอน: เดนไดเมอร์มีโครงสร้างโมเลกุลที่กำหนดไว้อย่างดี มีขนาดและรูปร่างที่สม่ำเสมอ ซึ่งแตกต่างจากพอลิเมอร์แบบดั้งเดิมที่มีขนาดและรูปร่างหลากหลาย
พื้นที่ผิวสูง: เดนไดเมอร์มีพื้นที่ผิวสูง ทำให้สามารถจับกับสารคอนทราสต์ได้จำนวนมาก เพิ่มประสิทธิภาพในการสร้างภาพ
การปรับแต่งได้: สามารถปรับแต่งคุณสมบัติของเดนไดเมอร์ได้ง่าย เช่น ขนาด รูปร่าง และการละลาย เพื่อให้เหมาะสมกับการใช้งานเฉพาะทาง
ความเข้ากันได้ทางชีวภาพ: เดนไดเมอร์บางชนิดมีความเข้ากันได้ทางชีวภาพสูง ปลอดภัยต่อการใช้ในร่างกาย |
ทฤษฎีหลักคิด / อ้างอิงในค่าตอบ
เดนไดเมอร์เป็นพอลิเมอร์ที่มีโครงสร้างแบบแตกแขนง มีลักษณะคล้ายต้นไม้
คุณสมบัติเด่น คือ มีโครงสร้างที่เป็นระเบียบ มีขนาดและรูปร่างสม่ำเสมอ แตกต่างจากพอลิเมอร์ทั่วไป
มีการศึกษาวิจัยเกี่ยวกับการใช้เดนไดเมอร์ในทางการแพทย์อย่างกว้างขวาง เช่น การนำส่งยา การถ่ายภาพทางการแพทย์ และการรักษาโรคมะเร็ง |
7 |
-.50
-.25
+.25
เต็ม
0
-35%
+30%
+35%
|
| 3 |
ไนตรอกไซด์ที่ใช้กันทั่วไปในบริบทของสารทึบรังสี MRI คืออะไร
|
การเพิ่มความเข้มของสัญญาณโดยการลดระยะเวลาการผ่อนคลาย T1 ให้สั้นลง |
|
สารคอนทราสต์ที่ใช้ในการตรวจ MRI มีบทบาทสำคัญในการเพิ่มความคมชัดของภาพ โดยจะทำงานผ่านกลไกหลักคือ การลดระยะเวลาการผ่อนคลาย T1 ของโปรตอนในเนื้อเยื่อ ซึ่งส่งผลให้เนื้อเยื่อนั้นสว่างขึ้นในภาพ MRI |
MRI (Magnetic Resonance Imaging) เป็นเทคนิคการสร้างภาพทางการแพทย์ที่อาศัยหลักการของสนามแม่เหล็กและคลื่นวิทยุ
T1 relaxation time เป็นหนึ่งในพารามิเตอร์ที่สำคัญในการสร้างภาพ MRI สะท้อนถึงความเร็วในการกลับสู่สถานะสมดุลของโปรตอนในเนื้อเยื่อ |
7 |
-.50
-.25
+.25
เต็ม
0
-35%
+30%
+35%
|
| 4 |
เดนดไรเมอร์ประเภทใดที่สามารถทำงานได้อย่างสมบูรณ์กับอนุมูล TEMPO และศึกษาสำหรับสารทึบรังสี MRI
|
PPH เดนไดรเมอร์ |
|
สาเหตุในการตอบ / ขยายความ
เดนไดเมอร์โพลียูรีเทน มีคุณสมบัติที่เหมาะสมสำหรับการทำงานร่วมกับอนุมูล TEMPO และใช้เป็นสารทึบรังสี MRI เนื่องจาก:
ความเข้ากันได้: โครงสร้างของเดนไดเมอร์โพลียูรีเทนเอื้อต่อการจับกับอนุมูล TEMPO ได้อย่างมีประสิทธิภาพ
ความเสถียร: เดนไดเมอร์โพลียูรีเทนมีความเสถียรสูง สามารถคงโครงสร้างและคุณสมบัติไว้ได้ในสภาวะต่างๆ
การปรับแต่ง: สามารถปรับแต่งคุณสมบัติของเดนไดเมอร์โพลียูรีเทนได้หลากหลาย เช่น ขนาด รูปร่าง และการละลาย เพื่อให้เหมาะสมกับการใช้งานร่วมกับอนุมูล TEMPO และ MRI
ความปลอดภัย: เดนไดเมอร์โพลียูรีเทนมีความเป็นพิษต่ำ ปลอดภัยต่อการใช้ในร่างกาย |
ทฤษฎีหลักคิด / อ้างอิงในค่าตอบ
อนุมูล TEMPO (2,2,6,6-Tetramethylpiperidine-1-oxyl) เป็นอนุมูลอิสระที่มีเสถียรภาพ นิยมใช้เป็นตัวตรวจจับ ตัวเร่งปฏิกิริยา และสารต้านอนุมูลอิสระ
เดนไดเมอร์โพลียูรีเทน เป็นเดนไดเมอร์ที่สังเคราะห์จากพอลิยูรีเทน มีคุณสมบัติเชิงกลที่ดี มีความยืดหยุ่น และทนทานต่อการย่อยสลาย |
7 |
-.50
-.25
+.25
เต็ม
0
-35%
+30%
+35%
|
| 5 |
ไนตรอกไซด์เผชิญกับความท้าทายอะไรบ้างที่จำกัดการใช้อย่างแพร่หลายในฐานะสารทึบแสงของ MRI
|
การลดลงอย่างรวดเร็วในร่างกายและ การผ่อนคลาย พาราแมกเนติกต่ำ |
|
สาเหตุในการตอบ / ขยายความ
แม้ว่าไตรออกไซด์จะมีคุณสมบัติบางอย่างที่น่าสนใจสำหรับการเป็นสารทึบรังสี MRI เช่น ความสามารถในการละลายน้ำที่ดี แต่ก็ยังมีข้อจำกัดที่สำคัญ ดังนี้
การลดลงอย่างรวดเร็ว: ไตรออกไซด์ถูกกำจัดออกจากร่างกายอย่างรวดเร็ว ทำให้มีเวลาในการสร้างภาพจำกัด ลดประสิทธิภาพในการวินิจฉัย
การผ่อนคลายพาราแมกเนติกต่ำ: ไตรออกไซด์มีประสิทธิภาพในการเพิ่มความเข้มของสัญญาณ MRI ต่ำ ทำให้ภาพที่ได้มีความคมชัดไม่เพียงพอ
นอกจากนี้ ไตรออกไซด์ยังมีข้อจำกัดอื่นๆ เช่น
ความเป็นพิษ: ไตรออกไซด์อาจมีความเป็นพิษต่อเซลล์ จำเป็นต้องมีการศึกษาเพิ่มเติมเกี่ยวกับความปลอดภัย
ความยากในการดัดแปลง: การปรับแต่งโครงสร้างของไตรออกไซด์เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพ อาจทำได้ยาก |
ทฤษฎีหลักคิด / อ้างอิงในค่าตอบ
ไตรออกไซด์ เป็นสารประกอบอินทรีย์ที่มีออกซิเจนสามอะตอม
การผ่อนคลายพาราแมกเนติก เป็นกลไกที่สารคอนทราสต์ เช่น แกโดลิเนียม ใช้ในการเพิ่มความคมชัดของภาพ MRI |
7 |
-.50
-.25
+.25
เต็ม
0
-35%
+30%
+35%
|
| 6 |
สารคอนทราสต์ที่ใช้เดนไดเมอร์ประกอบด้วย 48 เรดิคัล TEMPO โดยแต่ละเรดิคัลมีส่วนช่วย 0.14 mM ⁻ ¹ s ⁻ ¹ เพื่อ ความ ผ่อนคลาย ความผ่อนคลาย โดยรวมของสารคอนทราสต์ที่ใช้เดนดไรเมอร์นี้คืออะไร ?
|
6.7 มิลลิโมลาร์ ⁻ ¹ วินาที ⁻ ¹ |
|
วิธีทำ
หาความผ่อนคลายของ TEMPO ทั้งหมด: ความผ่อนคลายต่อเรดิคัล = 0.14 mM⁻¹s⁻¹ จำนวนเรดิคัล TEMPO = 48 ความผ่อนคลายทั้งหมด = 0.14 mM⁻¹s⁻¹ x 48 = 6.72 mM⁻¹s⁻¹
คำตอบ: ความผ่อนคลายโดยรวมของสารคอนทราสต์ที่ใช้เดนไดเมอร์นี้คือ 6.72 mM⁻¹s⁻¹
สาเหตุในการตอบ / ขยายความ
ความผ่อนคลายโดยรวมของสารคอนทราสต์ขึ้นอยู่กับจำนวนเรดิคัล TEMPO และความผ่อนคลายของแต่ละเรดิคัล เนื่องจากเรดิคัล TEMPO แต่ละตัวมีส่วนช่วยในการผ่อนคลาย เราจึงสามารถคำนวณความผ่อนคลายโดยรวมได้โดยการคูณจำนวนเรดิคัล TEMPO กับความผ่อนคลายของแต่ละเรดิคัล |
ทฤษฎีหลักคิด / อ้างอิงในค่าตอบ
ความผ่อนคลาย (Relaxivity) เป็นพารามิเตอร์ที่บ่งบอกถึงประสิทธิภาพของสารคอนทราสต์ในการเพิ่มความเข้มของสัญญาณ MRI มีหน่วยเป็น mM⁻¹s⁻¹
เรดิคัล TEMPO เป็นอนุมูลอิสระที่มีเสถียรภาพ มีคุณสมบัติพาราแมกเนติก สามารถใช้เป็นสารคอนทราสต์ MRI ได้ |
7 |
-.50
-.25
+.25
เต็ม
0
-35%
+30%
+35%
|
| 7 |
หากเดนไดเมอร์รุ่นที่สี่ที่มีอนุมูล PROXYL 32 ตัวมี ค่าความผ่อนคลาย ที่ 5 mM ⁻ ¹ s ⁻ ¹ ค่า ความผ่อนคลาย ต่ออนุมูล PROXYL เป็น เท่าใด
|
0.15 มิลลิโมลาร์ ⁻ ¹ วินาที ⁻ ¹ |
|
วิธีทำ
หาค่าความผ่อนคลายต่ออนุมูล PROXYL: ความผ่อนคลายโดยรวม = 5 mM⁻¹s⁻¹ จำนวนอนุมูล PROXYL = 32 ความผ่อนคลายต่ออนุมูล = ความผ่อนคลายโดยรวม / จำนวนอนุมูล PROXYL ความผ่อนคลายต่ออนุมูล = 5 mM⁻¹s⁻¹ / 32 = 0.15625 mM⁻¹s⁻¹
คำตอบ: ค่าความผ่อนคลายต่ออนุมูล PROXYL ≈ 0.15 mM⁻¹s⁻¹
สาเหตุในการตอบ / ขยายความ
ความผ่อนคลายโดยรวมของเดนไดเมอร์เกิดจากผลรวมของความผ่อนคลายของอนุมูล PROXYL แต่ละตัว ดังนั้น เพื่อหาค่าความผ่อนคลายต่ออนุมูล PROXYL เราจึงนำความผ่อนคลายโดยรวมหารด้วยจำนวนอนุมูล PROXYL |
ทฤษฎีหลักคิด / อ้างอิงในค่าตอบ
ความผ่อนคลาย (Relaxivity) เป็นพารามิเตอร์ที่บ่งบอกถึงประสิทธิภาพของสารคอนทราสต์ในการเพิ่มความเข้มของสัญญาณ MRI มีหน่วยเป็น mM⁻¹s⁻¹
อนุมูล PROXYL เป็นอนุมูลอิสระประเภทหนึ่งที่มีเสถียรภาพ มีคุณสมบัติพาราแมกเนติก สามารถใช้เป็นสารคอนทราสต์ MRI ได้ |
7 |
-.50
-.25
+.25
เต็ม
0
-35%
+30%
+35%
|
| 8 |
สารทึบรังสีที่ใช้ MRI ที่ใช้เดนไดเมอร์จะปลดปล่อยความรุนแรงของมันที่อัตรา 0.5 มิลลิโมลาร์/วัน หากความเข้มข้นเริ่มต้นของอนุมูลคือ 10 mM จะใช้เวลากี่วันเพื่อให้ความเข้มข้นลดลงเหลือ 2 mM
|
16 วัน |
|
วิธีทำ
หาปริมาณความเข้มข้นที่ลดลง:
ความเข้มข้นเริ่มต้น = 10 mM
ความเข้มข้นสุดท้าย = 2 mM
ความเข้มข้นที่ลดลง = 10 mM - 2 mM = 8 mM
หาเวลาที่ใช้ในการลดความเข้มข้น:
อัตราการปลดปล่อย = 0.5 มิลลิโมลาร์/วัน (หรือ 0.5 mM/วัน)
เวลา = ความเข้มข้นที่ลดลง / อัตราการปลดปล่อย
เวลา = 8 mM / 0.5 mM/วัน = 16 วัน
คำตอบ: จะใช้เวลา 16 วัน เพื่อให้ความเข้มข้นลดลงเหลือ 2 mM
สาเหตุในการตอบ / ขยายความ
สารทึบรังสี MRI ที่ใช้เดนไดเมอร์จะปลดปล่อยความเข้มข้นในอัตราคงที่ เราจึงสามารถคำนวณเวลาที่ใช้ในการลดความเข้มข้นลงจนถึงค่าที่ต้องการได้โดยใช้สูตร เวลา = ความเข้มข้นที่ลดลง / อัตราการปลดปล่อย |
ทฤษฎีหลักคิด / อ้างอิงในค่าตอบ
อัตราการปลดปล่อย หมายถึง ปริมาณของสารที่ถูกปลดปล่อยออกมาในช่วงเวลาหนึ่ง ในที่นี้มีหน่วยเป็น มิลลิโมลาร์/วัน
ความเข้มข้น หมายถึง ปริมาณของสารที่มีอยู่ในสารละลายปริมาณหนึ่ง ในที่นี้มีหน่วยเป็น มิลลิโมลาร์ (mM) |
7 |
-.50
-.25
+.25
เต็ม
0
-35%
+30%
+35%
|
| 9 |
หาก ความผ่อนคลาย ของเดนดริเมอร์ G1-Tyr-PROXYL คือ 2.9 mM ⁻ ¹ s ⁻ ¹ และค่าความผ่อนคลายของ Gd-DTPA คือ 3.2 mM ⁻ ¹ s ⁻ ¹ อะไรคือเปอร์เซ็นต์ของ ความผ่อนคลาย ระหว่างสารทั้งสอง?
|
|
|
วิธีทำ
หาผลต่างของความผ่อนคลาย:
ความผ่อนคลาย Gd-DTPA = 3.2 mM⁻¹s⁻¹
ความผ่อนคลาย G1-Tyr-PROXYL = 2.9 mM⁻¹s⁻¹
ผลต่าง = 3.2 - 2.9 = 0.3 mM⁻¹s⁻¹
คำนวณเปอร์เซ็นต์ความผ่อนคลาย:
เปอร์เซ็นต์ความผ่อนคลาย = (ผลต่าง / ความผ่อนคลาย Gd-DTPA) x 100%
เปอร์เซ็นต์ความผ่อนคลาย = (0.3 / 3.2) x 100% ≈ 9.4%
คำตอบ: เปอร์เซ็นต์ความผ่อนคลายระหว่างสารทั้งสองคือประมาณ 9.4%
สาเหตุในการตอบ / ขยายความ
เปอร์เซ็นต์ความผ่อนคลายแสดงให้เห็นถึงความแตกต่างของประสิทธิภาพในการเพิ่มความเข้มของสัญญาณ MRI ระหว่างเดนไดเมอร์ G1-Tyr-PROXYL กับ Gd-DTPA โดยคิดเป็นเปอร์เซ็นต์เทียบกับความผ่อนคลายของ Gd-DTPA ซึ่งเป็นสารคอนทราสต์มาตรฐาน |
ทฤษฎีหลักคิด / อ้างอิงในค่าตอบ
ความผ่อนคลาย (Relaxivity) เป็นพารามิเตอร์ที่บ่งบอกถึงประสิทธิภาพของสารคอนทราสต์ในการเพิ่มความเข้มของสัญญาณ MRI มีหน่วยเป็น mM⁻¹s⁻¹
Gd-DTPA (Gadolinium diethylenetriamine pentaacetic acid) เป็นสารคอนทราสต์ที่ใช้กันอย่างแพร่หลายในการตรวจ MRI |
7 |
-.50
-.25
+.25
เต็ม
0
-35%
+30%
+35%
|
| 10 |
โครงเดนไดเมอร์ช่วยเพิ่มความสามารถในการละลายน้ำโดยการติดโซ่ PEG หากเดนไดเมอร์ดั้งเดิมมีความสามารถในการละลายอยู่ที่ 5 กรัม/ลิตร และการติด PEG จะทำให้ความสามารถในการละลายเพิ่มขึ้น 60% ความสามารถในการละลายใหม่ของเดนไดเมอร์จะเป็นเท่าใด
|
8 ก./ล |
|
วิธีทำ
คำนวณปริมาณความสามารถในการละลายที่เพิ่มขึ้น:
ความสามารถในการละลายเริ่มต้น = 5 กรัม/ลิตร
เปอร์เซ็นต์ที่เพิ่มขึ้น = 60%
ปริมาณที่เพิ่มขึ้น = (60/100) * 5 กรัม/ลิตร = 3 กรัม/ลิตร
คำนวณความสามารถในการละลายใหม่:
ความสามารถในการละลายใหม่ = ความสามารถในการละลายเริ่มต้น + ปริมาณที่เพิ่มขึ้น
ความสามารถในการละลายใหม่ = 5 กรัม/ลิตร + 3 กรัม/ลิตร = 8 กรัม/ลิตร
คำตอบ: ความสามารถในการละลายน้ำของเดนไดเมอร์ใหม่คือ 8 กรัม/ลิตร
สาเหตุในการตอบ / ขยายความ
การติดโซ่ PEG (polyethylene glycol) เข้ากับเดนไดเมอร์ช่วยเพิ่มความสามารถในการละลายน้ำได้ เนื่องจาก PEG มีคุณสมบัติชอบน้ำ ในโจทย์นี้ การติด PEG ทำให้ความสามารถในการละลายน้ำเพิ่มขึ้น 60% เราจึงคำนวณหาปริมาณที่เพิ่มขึ้น แล้วนำไปบวกกับความสามารถในการละลายน้ำเริ่มต้น เพื่อหาความสามารถในการละลายน้ำใหม่ |
ทฤษฎีหลักคิด / อ้างอิงในค่าตอบ
ความสามารถในการละลายน้ำ หมายถึง ปริมาณสูงสุดของสารที่สามารถละลายในน้ำได้ที่อุณหภูมิหนึ่งๆ มีหน่วยเป็น กรัม/ลิตร
PEG (polyethylene glycol) เป็นพอลิเมอร์ที่ละลายน้ำได้ นิยมใช้ในทางการแพทย์ เภสัชกรรม และอุตสาหกรรมต่างๆ |
7 |
-.50
-.25
+.25
เต็ม
0
-35%
+30%
+35%
|
| 11 |
เหตุผลหลักในการใช้ไดนามิกแอมพลิฟายเออร์แฟกเตอร์ (DAF) ในการวิเคราะห์สะพานโครงเหล็กคืออะไร
|
เพื่อชดเชยผลกระทบจากความล้มเหลวของสมาชิกอย่างกะทันหัน |
|
สาเหตุในการตอบ / ขยายความ
ไดนามิกแอมพลิฟายเออร์แฟกเตอร์ (DAF) เป็นตัวคูณที่ใช้ในการวิเคราะห์โครงสร้างแบบไดนามิก เพื่อพิจารณาผลกระทบของแรงกระแทกหรือแรงสั่นสะเทือนที่มีต่อโครงสร้าง เช่น สะพาน
การใช้ DAF ในการวิเคราะห์สะพานโครงเหล็ก มีเหตุผลหลักเพื่อ ชดเชยผลกระทบจากความล้มเหลวของสมาชิกอย่างกะทันหัน เช่น การขาดของสายเคเบิล การแตกหักของคาน หรือการทรุดตัวของฐานราก ซึ่งอาจทำให้เกิดแรงกระแทกที่ส่งผลต่อโครงสร้างโดยรวม
DAF จะช่วยให้วิศวกรสามารถประเมินผลกระทบของแรงกระแทกเหล่านี้ได้อย่างถูกต้อง และออกแบบสะพานให้มีความแข็งแรงเพียงพอที่จะรับน้ำหนักและแรงกระแทกต่างๆ ได้อย่างปลอดภัย |
ทฤษฎีหลักคิด / อ้างอิงในค่าตอบ
ไดนามิกแอมพลิฟายเออร์แฟกเตอร์ (DAF) เป็นค่าที่ใช้ในการวิเคราะห์โครงสร้างแบบไดนามิก เพื่อคำนึงถึงผลกระทบของแรงพลวัตที่มีต่อโครงสร้าง
การวิเคราะห์โครงสร้างแบบไดนามิก เป็นการวิเคราะห์พฤติกรรมของโครงสร้างภายใต้แรงกระทำที่เปลี่ยนแปลงไปตามเวลา เช่น แรงลม แรงแผ่นดินไหว หรือแรงกระแทก |
7 |
-.50
-.25
+.25
เต็ม
0
-35%
+30%
+35%
|
| 12 |
วิธีใดที่แต่ก่อนใช้ในการคำนวณ DAF สำหรับสะพานโครงเหล็ก และเหตุใดจึงถือว่าอนุรักษ์นิยม
|
วิธีเชิงประจักษ์เพราะขาดความแม่นยำ |
|
สาเหตุในการตอบ / ขยายความ
ในอดีต การคำนวณ DAF สำหรับสะพานโครงเหล็ก มักใช้วิธีเชิงประจักษ์ ซึ่งอาศัยข้อมูลจากการทดลองและประสบการณ์ในอดีต โดยพัฒนาสูตรหรือกราฟสำหรับประมาณค่า DAF โดยไม่ได้คำนึงถึงรายละเอียดของโครงสร้าง เช่น รูปร่าง ขนาด และวัสดุ
วิธีเชิงประจักษ์นี้ ถือว่า อนุรักษ์นิยม เนื่องจาก
ขาดความแม่นยำ: ค่า DAF ที่ได้จากวิธีเชิงประจักษ์ อาจมีความคลาดเคลื่อนสูง เนื่องจากไม่ได้คำนึงถึงปัจจัยต่างๆ ที่มีผลต่อ DAF อย่างครบถ้วน
ประเมินค่า DAF สูงเกินไป: เพื่อความปลอดภัย วิธีเชิงประจักษ์มักจะประเมินค่า DAF สูงเกินไป ซึ่งอาจทำให้การออกแบบสะพานสิ้นเปลืองวัสดุและค่าใช้จ่าย |
ทฤษฎีหลักคิด / อ้างอิงในค่าตอบ
วิธีเชิงประจักษ์ (Empirical method) เป็นวิธีการที่อาศัยข้อมูลจากการทดลองและประสบการณ์ โดยไม่ได้อาศัยทฤษฎีหรือแบบจำลองทางคณิตศาสตร์ที่ซับซ้อน
การออกแบบแบบอนุรักษ์นิยม (Conservative design) เป็นการออกแบบที่เน้นความปลอดภัย โดยใช้ค่าต่างๆ ที่สูงกว่าค่าที่คาดการณ์ไว้ เพื่อป้องกันความล้มเหลวของโครงสร้าง |
7 |
-.50
-.25
+.25
เต็ม
0
-35%
+30%
+35%
|
| 13 |
อัตราส่วนการหน่วงที่ใช้กันทั่วไปในการคำนวณ DAF ทั่วไปสำหรับสะพานโครงเหล็กคือเท่าใด
|
5% |
|
สาเหตุในการตอบ / ขยายความ
อัตราส่วนการหน่วง (Damping ratio) เป็นค่าที่บ่งบอกถึงความสามารถของโครงสร้างในการลดทอนพลังงานจากแรงสั่นสะเทือน โดยทั่วไป สะพานโครงเหล็กจะมีอัตราส่วนการหน่วงประมาณ 5% ซึ่งเป็นค่าที่ใช้กันอย่างแพร่หลายในการคำนวณ DAF
ค่าอัตราส่วนการหน่วงนี้ ได้มาจากการทดสอบและประสบการณ์ในอดีต โดยพบว่าสะพานโครงเหล็กส่วนใหญ่มีอัตราส่วนการหน่วงอยู่ในช่วง 2% ถึง 7% และค่า 5% ถือเป็นค่ากลางที่เหมาะสมสำหรับใช้ในการออกแบบ |
ทฤษฎีหลักคิด / อ้างอิงในค่าตอบ
อัตราส่วนการหน่วง (Damping ratio) เป็นค่าไร้มิติที่บ่งบอกถึงระดับการหน่วงของระบบ มีค่าตั้งแต่ 0 ถึง 1 โดยค่า 0 หมายถึงไม่มีการหน่วง และค่า 1 หมายถึงการหน่วงแบบวิกฤต
DAF (Dynamic Amplification Factor) เป็นตัวคูณที่ใช้ในการวิเคราะห์โครงสร้างแบบไดนามิก เพื่อพิจารณาผลกระทบของแรงกระแทกหรือแรงสั่นสะเทือนที่มีต่อโครงสร้าง |
7 |
-.50
-.25
+.25
เต็ม
0
-35%
+30%
+35%
|
| 14 |
ในบริบทของการศึกษานี้ สมการเชิงประจักษ์ของ DAF ขึ้นอยู่กับอะไรเป็นหลัก
|
ความเค้นบิดสูงสุด |
|
สาเหตุในการตอบ / ขยายความ
ในบริบทของการศึกษานี้ ซึ่งมุ่งเน้นไปที่การวิเคราะห์สะพานโครงเหล็ก สมการเชิงประจักษ์ของ DAF ขึ้นอยู่กับ ความเค้นอัดสูงสุด เป็นหลัก
เหตุผลที่ความเค้นดัดสูงสุดมีความสำคัญ เนื่องจาก
สะพานโครงเหล็ก: สะพานประเภทนี้ โดยเฉพาะสะพานที่มีช่วงยาว มักจะเกิดความเค้นดัดสูงสุดบริเวณกลางช่วง ซึ่งเป็นจุดที่อ่อนไหวต่อแรงกระแทกและแรงสั่นสะเทือน
ความล้มเหลว: ความเค้นดัดสูงสุดเป็นปัจจัยสำคัญที่ส่งผลต่อความแข็งแรงและความปลอดภัยของสะพาน หากความเค้นดัดสูงสุดเกินค่าที่กำหนด อาจทำให้เกิดการโก่งตัว การแตกร้าว หรือการพังทลายของสะพานได้
DAF: DAF เป็นตัวคูณที่ใช้ในการวิเคราะห์โครงสร้างแบบไดนามิก เพื่อพิจารณาผลกระทบของแรงกระแทกหรือแรงสั่นสะเทือนที่มีต่อโครงสร้าง โดย DAF จะขึ้นอยู่กับความเค้นดัดสูงสุด เนื่องจากความเค้นดัดสูงสุดเป็นตัวบ่งชี้ถึงความเสี่ยงต่อความล้มเหลวของสะพาน |
ทฤษฎีหลักคิด / อ้างอิงในค่าตอบ
ความเค้นดัด (Bending stress) คือ ความเค้นที่เกิดขึ้นในวัสดุ เมื่อวัสดุนั้นถูกดัด ทำให้เกิดการยืดตัวที่ด้านหนึ่ง และการหดตัวที่อีกด้านหนึ่ง
DAF (Dynamic Amplification Factor) เป็นตัวคูณที่ใช้ในการวิเคราะห์โครงสร้างแบบไดนามิก เพื่อพิจารณาผลกระทบของแรงกระแทกหรือแรงสั่นสะเทือนที่มีต่อโครงสร้าง |
7 |
-.50
-.25
+.25
เต็ม
0
-35%
+30%
+35%
|
| 15 |
การรับน้ำหนักประเภทใดที่ได้รับการพิจารณาในการวิเคราะห์การพังทลายแบบก้าวหน้าของสะพานโครงเหล็ก
|
โหลดที่ตายแล้วและโหลดสด (Dead load and live load) |
|
สาเหตุในการตอบ / ขยายความ
ในการวิเคราะห์การพังทลายแบบก้าวหน้าของสะพานโครงเหล็ก วิศวกรจะพิจารณาการรับน้ำหนัก 2 ประเภทหลัก คือ
โหลดที่ตายแล้ว (Dead Load): คือ น้ำหนักของตัวสะพานเอง รวมถึงองค์ประกอบต่างๆ เช่น พื้นสะพาน คาน เสา และฐานราก
โหลดสด (Live Load): คือ น้ำหนักที่เกิดจากการใช้งานสะพาน เช่น น้ำหนักของยานพาหนะ คนเดินเท้า และสิ่งของต่างๆ ที่เคลื่อนที่บนสะพาน
การวิเคราะห์การพังทลายแบบก้าวหน้า จะจำลองสถานการณ์ที่องค์ประกอบของสะพานเกิดความเสียหาย เช่น การขาดของสายเคเบิล หรือการแตกหักของคาน แล้วประเมินว่าสะพานจะสามารถรับน้ำหนักจากโหลดที่ตายแล้วและโหลดสดได้หรือไม่ และจะเกิดการพังทลายแบบลูกโซ่หรือไม่ |
ทฤษฎีหลักคิด / อ้างอิงในค่าตอบ
การพังทลายแบบก้าวหน้า (Progressive collapse) คือ การพังทลายของโครงสร้างที่เกิดขึ้นแบบลูกโซ่ โดยเริ่มจากความเสียหายขององค์ประกอบเพียงส่วนเดียว แล้วลุกลามไปยังส่วนอื่นๆ จนทำให้โครงสร้างทั้งหมดพังทลาย
การวิเคราะห์การพังทลายแบบก้าวหน้า เป็นการวิเคราะห์เพื่อประเมินความสามารถของโครงสร้างในการต้านทานการพังทลายแบบก้าวหน้า |
7 |
-.50
-.25
+.25
เต็ม
0
-35%
+30%
+35%
|
| 16 |
ชิ้นส่วนในสะพานโครงเหล็กแตกหักและทำให้เกิดความเครียดไดนามิกสูงสุด 450 MPa หากความเค้นครากของชิ้นส่วนคือ 315 MPa ค่าปัจจัยการขยายเสียงแบบไดนามิก (DAF) จะขึ้นอยู่กับความเครียดจะเป็นเท่าใด
|
1.42 |
|
วิธีทำ
ปัจจัยการขยายแบบไดนามิก (DAF) คำนวณได้จากสูตร:
DAF = ความเค้นไดนามิกสูงสุด / ความเค้นคราก
จากโจทย์:
ความเค้นไดนามิกสูงสุด = 450 MPa
ความเค้นคราก = 315 MPa
แทนค่าในสูตร:
DAF = 450 MPa / 315 MPa ≈ 1.43
คำตอบ: ค่า DAF จะอยู่ที่ประมาณ 1.42 (เลือกคำตอบที่ใกล้เคียงที่สุด)
สาเหตุในการตอบ / ขยายความ
DAF เป็นตัวบ่งชี้ว่าความเค้นในโครงสร้างเพิ่มขึ้นเท่าใดเนื่องจากผลกระทบแบบไดนามิก ในกรณีนี้ ความเค้นไดนามิกสูงสุดในชิ้นส่วนสะพานสูงกว่าความเค้นครากประมาณ 1.42 เท่า ซึ่งหมายความว่าแรงกระแทกหรือแรงสั่นสะเทือนทำให้เกิดความเค้นในชิ้นส่วนเพิ่มขึ้นอย่างมีนัยสำคัญ |
ทฤษฎีหลักคิด / อ้างอิงในค่าตอบ
ความเค้นไดนามิก (Dynamic stress) คือ ความเค้นที่เกิดขึ้นในวัสดุเนื่องจากแรงกระทำที่เปลี่ยนแปลงไปตามเวลา เช่น แรงกระแทก หรือแรงสั่นสะเทือน
ความเค้นคราก (Yield stress) คือ ความเค้นสูงสุดที่วัสดุสามารถทนได้โดยไม่เกิดการเสียรูปถาวร
ปัจจัยการขยายแบบไดนามิก (DAF) คือ อัตราส่วนระหว่างความเค้นไดนามิกสูงสุดกับความเค้นคราก ใช้เป็นตัวคูณเพื่อพิจารณาผลกระทบแบบไดนามิกในการออกแบบโครงสร้าง |
7 |
-.50
-.25
+.25
เต็ม
0
-35%
+30%
+35%
|
| 17 |
หากความเค้นสถิตสูงสุดในชิ้นส่วนสะพานหลังจากการแตกหักคือ 280 MPa และความเครียดแบบไดนามิกที่สอดคล้องกันคือ 392 MPa แล้ว Dynamic Amplification Factor (DAF) คืออะไร
|
1.40 |
|
วิธีทำ
ปัจจัยการขยายแบบไดนามิก (DAF) คำนวณได้จากสูตร:
DAF = ความเค้นไดนามิก / ความเค้นสถิตสูงสุด
จากโจทย์:
ความเค้นไดนามิก = 392 MPa
ความเค้นสถิตสูงสุด = 280 MPa
แทนค่าในสูตร:
DAF = 392 MPa / 280 MPa = 1.4
คำตอบ: ค่า DAF คือ 1.40
สาเหตุในการตอบ / ขยายความ
DAF แสดงให้เห็นว่าความเค้นในโครงสร้างเพิ่มขึ้นเท่าใดเนื่องจากผลกระทบแบบไดนามิก ในกรณีนี้ ความเค้นไดนามิกในชิ้นส่วนสะพานสูงกว่าความเค้นสถิตสูงสุด 1.4 เท่า ซึ่งหมายความว่าแรงกระแทกหรือแรงสั่นสะเทือนทำให้เกิดความเค้นในชิ้นส่วนเพิ่มขึ้น 40% |
ทฤษฎีหลักคิด / อ้างอิงในค่าตอบ
ความเค้นสถิต (Static stress) คือ ความเค้นที่เกิดขึ้นในวัสดุเนื่องจากแรงกระทำที่คงที่ เช่น น้ำหนักของตัวสะพานเอง
ความเค้นไดนามิก (Dynamic stress) คือ ความเค้นที่เกิดขึ้นในวัสดุเนื่องจากแรงกระทำที่เปลี่ยนแปลงไปตามเวลา เช่น แรงกระแทก หรือแรงสั่นสะเทือน
ปัจจัยการขยายแบบไดนามิก (DAF) คือ อัตราส่วนระหว่างความเค้นไดนามิกกับความเค้นสถิต ใช้เป็นตัวคูณเพื่อพิจารณาผลกระทบแบบไดนามิกในการออกแบบโครงสร้าง |
7 |
-.50
-.25
+.25
เต็ม
0
-35%
+30%
+35%
|
| 18 |
ส่วนประกอบของสะพานมีความเค้นครากที่ 250 MPa ในระหว่างเหตุการณ์แบบไดนามิก ความเครียดสูงสุดถึง 375 MPa อัตราส่วนความเครียด (𝜎 𝑑𝑦𝑛𝑎𝑚𝑖𝑐 / 𝜎 𝑦𝑖𝑒𝑙𝑑) คืออะไร
|
1.5 |
|
วิธีทำ
อัตราส่วนความเค้น (σ dynamic / σ yield) คำนวณได้จากสูตร:
อัตราส่วนความเค้น = ความเค้นไดนามิก / ความเค้นคราก
จากโจทย์:
ความเค้นไดนามิก = 375 MPa
ความเค้นคราก = 250 MPa
แทนค่าในสูตร:
อัตราส่วนความเค้น = 375 MPa / 250 MPa = 1.5
คำตอบ: อัตราส่วนความเค้น (σ dynamic / σ yield) คือ 1.5 |
สาเหตุในการตอบ / ขยายความ
อัตราส่วนความเค้นแสดงให้เห็นว่าความเค้นไดนามิกสูงกว่าความเค้นครากเท่าใด ในกรณีนี้ ความเค้นไดนามิกในชิ้นส่วนสะพานสูงกว่าความเค้นคราก 1.5 เท่า ซึ่งหมายความว่าแรงกระแทกหรือแรงสั่นสะเทือนทำให้เกิดความเค้นในชิ้นส่วนเพิ่มขึ้นอย่างมีนัยสำคัญ
ทฤษฎีหลักคิด / อ้างอิงในค่าตอบ
ความเค้นคราก (Yield stress) คือ ความเค้นสูงสุดที่วัสดุสามารถทนได้โดยไม่เกิดการเสียรูปถาวร
ความเค้นไดนามิก (Dynamic stress) คือ ความเค้นที่เกิดขึ้นในวัสดุเนื่องจากแรงกระทำที่เปลี่ยนแปลงไปตามเวลา เช่น แรงกระแทก หรือแรงสั่นสะเทือน |
7 |
-.50
-.25
+.25
เต็ม
0
-35%
+30%
+35%
|
| 19 |
หากโมดูลัสของ Young ของวัสดุขดลวดคือ 200 GPa และความเค้นที่ใช้คือ 50 MPa ความเครียดที่ขดลวดประสบจะเป็นเท่าใด?
|
0.00025 |
|
วิธีทำ
ความเครียด (Strain) คำนวณได้จากสูตร:
ความเครียด = ความเค้น / โมดูลัสของยัง
จากโจทย์:
โมดูลัสของยัง = 200 GPa = 200 x 10⁹ Pa
ความเค้น = 50 MPa = 50 x 10⁶ Pa
แทนค่าในสูตร:
ความเครียด = (50 x 10⁶ Pa) / (200 x 10⁹ Pa) = 2.5 x 10⁻⁴
คำตอบ: ความเครียดที่ขดลวดประสบคือ 0.00025
สาเหตุในการตอบ / ขยายความ
โมดูลัสของยังเป็นค่าที่บ่งบอกถึงความแข็งแกร่งของวัสดุ วัสดุที่มีโมดูลัสของยังสูง จะแข็งแกร่ง และยืดหยุ่นได้น้อยกว่าวัสดุที่มีโมดูลัสของยังต่ำ ในกรณีนี้ ขดลวดมีโมดูลัสของยังสูง ดังนั้น เมื่อได้รับความเค้น จะเกิดความเครียดเพียงเล็กน้อย |
ทฤษฎีหลักคิด / อ้างอิงในค่าตอบ
ความเครียด (Strain) คือ การวัดการเปลี่ยนแปลงรูปร่างของวัสดุ เมื่อเทียบกับขนาดเดิม เป็นค่าไร้มิติ
ความเค้น (Stress) คือ แรงที่กระทำต่อพื้นที่หน้าตัดของวัสดุ มีหน่วยเป็น ปาสกาล (Pa)
โมดูลัสของยัง (Young's Modulus) คือ ค่าคงที่ที่บ่งบอกถึงความสัมพันธ์ระหว่างความเค้นและความเครียดของวัสดุ มีหน่วยเป็น ปาสกาล (Pa) |
7 |
-.50
-.25
+.25
เต็ม
0
-35%
+30%
+35%
|
| 20 |
คุณสมบัติทางกลที่ช่วยให้มั่นใจว่าขดลวดยังคงมีความยืดหยุ่นและมั่นคงในหลอดเลือดคืออะไร?
|
ความยืดหยุ่น |
|
ความยืดหยุ่น (Flexibility): ขดลวดต้องมีความยืดหยุ่นเพียงพอที่จะโค้งงอและปรับให้เข้ากับรูปร่างของหลอดเลือดได้ ซึ่งช่วยให้สามารถนำขดลวดไปยังตำแหน่งที่ต้องการได้ง่าย และลดความเสี่ยงต่อการเกิดความเสียหายต่อหลอดเลือด |
หลักคิด:
ชีวกลศาสตร์ (Biomechanics): การศึกษาหลักการทางกลที่เกี่ยวข้องกับระบบชีวภาพ เช่น การเคลื่อนไหวของร่างกาย และการทำงานของอวัยวะ
ในกรณีนี้ ชีวกลศาสตร์ช่วยในการทำความเข้าใจแรง ความเค้น และความเครียดที่ขดลวดหลอดเลือดต้องเผชิญ และช่วยในการออกแบบขดลวดที่มีคุณสมบัติทางกลที่เหมาะสม
วิทยาศาสตร์วัสดุ (Materials science): การศึกษาคุณสมบัติ โครงสร้าง และการใช้งานของวัสดุต่างๆ
ในกรณีนี้ วิทยาศาสตร์วัสดุช่วยในการเลือกวัสดุที่เหมาะสมสำหรับการผลิตขดลวดหลอดเลือด เช่น ไนติโนล ซึ่งมีคุณสมบัติทางกลที่เหมาะสม และเข้ากันได้ทางชีวภาพ
วิศวกรรมชีวการแพทย์ (Biomedical engineering): การประยุกต์ใช้หลักการทางวิศวกรรมในการแก้ปัญหาทางการแพทย์และชีววิทยา
ในกรณีนี้ วิศวกรรมชีวการแพทย์ช่วยในการออกแบบ พัฒนา และทดสอบขดลวดหลอดเลือด เพื่อให้มั่นใจว่าขดลวดมีความปลอดภัย มีประสิทธิภาพ และใช้งานได้จริง |
7 |
-.50
-.25
+.25
เต็ม
0
-35%
+30%
+35%
|