comsolfinal

1

รายงาน
เรือ่ ง ตูอ้ บเด็กทารกแรกเกิด (Infant Incubator)

จดั ทำโดย
นาย ศุภชาติ ชะระไสย์ 6400102
นางสาว นนั ท์นภสั กง่ิ แก้ว 6401821
นางสาว ศศกิ าญจน์ ตะวงศ์ 6402855

เสนอ

รศ.ปรียา อนพุ งศอ์ งอาจ
อาจารย์ กิตตินันท์ รุง่ ประเสริฐ

รายงานฉบบั นีเ้ ปน็ ส่วนหนง่ึ ของรายวชิ า
ภาคเรยี นท่ี 1 ปีการศกึ ษา 2564
มหาวิทยาลยั รงั สติ

ก1

บทคดั ยอ่

กกกกกกกเนื่องจากทารกแรกคลอดบางสว่ นได้มีการคลอดก่อนกำหนด โดยทค่ี ลอดออกมาจากครรภ์
มารดาก่อน 37 สัปดาห์ โดยที่อวัยวะที่สำคัญอย่าง ปอด ถุงลม ยังไม่สามารถพัฒนาได้อย่างสมบูรณ์
และยังไม่สามารถหายใจได้ดว้ ยตัวเองโดยหากย่ิงคลอดก่อน 30 สัปดาห์ จะยิ่งมีโอกาสที่จะเสียชีวิตท่ี
สูงมากและถ้ารอดก็จะมีปัญหาหาสมองไม่สมบรู ณ์ กล้ามเนื้ออ่อนแรง ตาบอด หูหนวก เป็นโรคหัวใจ
ฯลฯ จึงได้มีการออกแบบตู้อบเด็กทารกแรกเกิด (Infant Incubator) เพื่อเป็นการจำลองครรภ์ของ
มารดาใหร้ กั ษาอุณหภูมิ ความช้นื และด้านตา่ งๆสร้างสภาพแวดล้อมใหค้ ล้ายกับครรภ์มารดามากทส่ี ดุ

1ข

กิตติกรรมประกาศ

คณะผู้จัดทำโครงงาน ตู้อบเด็กทารกแรกเกิด (Infant Incubator) จะเกิดขึ้นไม่ได้หากขาด
การสนับสนนุ จากบลุ คลหลายทา่ นดว้ ยกนั จงึ ขอขอบคณุ ทา่ นตา่ งๆ ดังนี้

ขอขอบคณุ อาจารย์ทกุ ท่านทม่ี สี ่วนใหโ้ ครงงานนผ้ี ่านมาถงึ วนั น้ีรวมถงึ ความรู้ในทางดา้ นต่างๆ
ขอขอบคุณอาจารย์ที่ปรึกษาโครงงาน รศ.ปรียา อนุพงศ์องอาจ และอาจารย์กิตติพันธ์ รุ่งประเสริฐ
ท่ใี ห้คำแนะนำและให้คำปรึกษาเป็นอยา่ งดีตลอดจนแนวทางการแก้ไขปัญหา ซ่ึงเป็นประโยชน์มากใน
การทำโครงงานนี้ ทำให้คณะผู้ตัดทำสามารถพัฒนาและออกแบบโครงงานตู้อบเด็กทารกแรกเกิด
(Infant Incubator) ลลุ ่วงไปไดด้ ้วยดี

1ค

คำนำ

รายงานเลม่ นี้จัดทำข้นึ เปน็ ส่วนหนง่ึ ของรายวิชา Thermofluid BME102 เพื่อนำความรู้
จากใชง้ านโปรแกรม COMSOL Multiphysics มาประยกุ ตพ์ ฒั นาตู้อบเดก็ ทารกแรกเกิด (Infant
Incubator)

ผูจ้ ดั ทำหวังว่ารายงานเลม่ น้ีจะเปน็ ประโยชนก์ ับผู้อ่านท่ีกำลังหาข้อมูลเร่ืองน้ีอยู่ หากมี
ข้อแนะนำหรอื ข้อผดิ พลาดประการใด ผ้จู ดั ทำขออภัยมา ณ ทีน่ ด้ี ้วย

คณะผูจ้ ัดทำ

1ง

สารบญั

คำนำ..................................................................................................................................... ...............ค
สารบญั .................................................................................................................................................ง
บทท่ี 1 บทนำ......................................................................................................................................1

1.1 ทม่ี าและความสำคัญ……………………………………………………………………………………………1
1.2 วัตถปุ ระสงค์ของโครงงาน…………………………………………………………………………………….2
1.3 ประโยชน์ทคี่ าดวา่ จะได้รับ……………………………………………………………………………………2
บทที่ 2 ทฤษฎีท่ีเก่ียวข้อง………………………………………………………………………………………..………………3
2.1 หลกั การการทำงานชองตู้อบเด็ก……………………………………………………………………………3
2.2 ระบบที่ใช้ในตู้อบเด็กทารกแรกเกดิ ………………………………………………………………………..4
2.3 COMSOL Multiphysics……………………………………………………………………………………..5
2.4 การ Simmulation ตู้อบเด็กทารกแรกเกิดในโปรแกรม COMSOL Multiphysics……..6
บทท่ี 3 วิธีดำเนนิ งาน......................................................................................................................... 11
3.1 วสั ดแุ ละอุปกรณเ์ คร่ืองมือ…………………………………………………………………………………..11
3.2 ข้ันตอนการดำเนนิ งาน……………………………………………………………………………………….11
บทที่ 4 ผลการทดลอง………………………………………………………………………………………………………….12
4.1 การออกแบบโมเดลตูอ้ บเด็กทารกแรกเกิด……………………………………………………………12
4.2 ฟสิ กิ ส์ของแบบจำลอง………………………………………………………………………………………..13
บทท่ี 5 สรปุ ผล…………………………………………………………………………………………………………………….16
บรรณานุกรม.................................................................................................................................. ....17

11

บทท่ี 1

บทนำ

1.1 ความเป็นมาและความสำคัญของโครงงาน

ทารกแรกคลอด มปี ัจจยั หลายประการทางกายภาพ ท่ที ําใหไ้ มส่ ามารถปรับอณุ หภมู กิ าย
ใหส้ ัมพันธ์กบั ส่ิงแวดล้อมทมี่ ีอณุ หภมู ิท่ีแตกต่างกันได้ จงึ จำเปน็ ต้องควบคุมอุณหภมู ิกายของทารก
ให้ใกลเ้ คยี งกบอุณหภูมใิ นครรภม์ ารดา เพ่ือใหท้ ารกได้มีการปรับอณุ หภูมิกายจนสามารถใช้ชวี ติ ได้
ตามสภาวะอุณหภูมิปกติ ดังนั้นการดูแลอุณหภูมิสิ่งแวดล้อมสําหรับทารกให้อยู่ในเกณฑ์ปกติจึงมี
ความสาํ คัญเป็นอยา่ งมาก อณุ หภมู สิ ิ่งแวดล้อมทพ่ี อเหมาะสาํ หรบั อายุของทารก

ทารกทคี่ ลอดก่อนกำหนดและนำ้ หนักตัวน้อย หรือตรวจพบหลงั คลอดว่ามีภาวะผดิ ปกติ ต้องอยู่
ในตูอ้ บเดก็ เพอื่ ควบคุมอณุ หภมู ิรา่ งกายให้เหมาะสมในขณะได้รบั การรกั ษา โดยทั่วไปแลว้ ในห้อง
มีอุณหภูมิค่อนข้างตํ่าจากการเปิดเครื่องปรับอากาศตลอดเวลา เพื่อให้อุณหภูมิเหมาะสมกับการ
ทํางานของเครื่องมือทางการแพทย์ จึงทําให้ทารกเสี่ยงต่อภาวะอุณหภูมิร่างกายตํ่า (Hypothermia)
และอาจเกิดภาวะแทรกซ้อนต่อเนื่องได้หลายประการเช่น ภาวะเป็นกรดในเลือด (Metabolic
Acidosis)
ภาวะหายใจลําบาก (Respiratory Distress) ภาวะเลือดออกใน ปอด (Pulmonary Hemorrhage)
และภาวะเลอื ดแข็งตัวผิดปกติ (Disseminated Intravascula)

ตู้อบเด็กทารกแรกเกิดคือ อุปกรณ์ทางการแพทย์ที่ใช้ควบคุมอุณหภูมิเด็กทารกแรกเกิดให้มี
รา่ งกายสมบรู ณ์แข็งแรงตามเกณฑ์ โดยต้อู บเดก็ ทารกแรกเกิด มคี ณุ สมบัตใิ กล้เคยี งกับร่างกายมารดา
ทั้งอุณหภูมิ ความชื้น และการหมุนเวยี นอากาศ ตู้อบเด็กทารกแรกเกิดจึงมีความจำเป็นสำหรับทารก
คลอดก่อนกำหนด การเจรญิ เตบิ โตยังไมส่ มบูรณห์ รอื ทารกมีนำ้ หนกั น้อยกว่า 750 กรมั
ดังนั้นในโครงงานนี้จึงเป็นการอธิบายการทำงานของตู้อบเด็ก จำลองอุณหภูมิภายในตู้อบเด็ก
ความชื้นและด้านต่างๆภายในตู้ รวมถึงการออกแบบของผู้จัดทำรายงานผ่านโปรแกรม COMSOL
Multiphysics

2

1

1.2 วตั ถปุ ระสงค์ของโครงงาน
1.2.1 เพื่อศึกษาระบบการทำงานของตู้อบเด็กทารกแรกเกิด
1.2.2 เพอ่ื ศึกษาการใช้อณุ หภูมิ ความชน้ื รวมถึงการทำงานภายในของตู้อบเด็ก
1.2.3 เพื่อศึกษาการทำงานของโปรแกรม COMSOL Multiphysics

1.3 ประโยชน์ทีค่ าดว่าจะได้รบั
1.3.1 ไดศ้ ึกษาโปรแกรม COMSOL Multiphysics
1.3.2 สามารถทำความเขา้ ใจหลกั การทำงานของตู้อบเด็กทารกแรกเกดิ

13

บทที่ 2

ทฤษฎที ่เี กย่ี วข้อง

2.1 แนวคดิ ทฤษฎีและเอกสารที่เก่ียวขอ้ ง

ความรู้ท่เี กี่ยวข้องใชใ้ นการทำโครงงานตอู้ บเด็กทารกแรกเกดิ นมี้ ดี ังนี้

2.1 หลักการทำงานของตูอ้ บเด็กทารกแรกเกิด

2.2 ระบบทีใ่ ช้ในตู้อบเด็กทารกแรกเกดิ

2.3 COMSOL Multiphysics

2.4 การ Simmulation ตู้อบเด็กทารกในโปรแกรม COMSOL Multiphysics

2.5 ตัวอยา่ งต้อู บเด็กทารกแรกเกดิ แบบต่างๆ

2.1 หลักการทำงานของตอู้ บเด็กทารกแรกเกิด

หลักการทํางานของตู้อบเด็กคือการควบคุมอุณหภูมิของอากาศ ที่มีการทํางานร่วมกันของพัดลม
และการตัดต่อการทํางานของขดลวดความร้อน มีเซนเซอร์เป็นอุปกรณ์วัดอุณหภูมิอากาศท่ีกระจาย
ภายในตแู้ บบปิดทีม่ ีการออกแบบทิศทางการหมุนวนของอากาศ ทาํ ให้อากาศสามารถกระจายได้
ทั่วพ้ืนที่ภายในตู้อบเด็ก การออกแบบให้มีกระโจมครอบไว้เพื่อควบคุมทิศทางการไหลของอากาศ
และป้องกนการสูญเสียอุณหภูมิความร้อนออกไปยังภายนอกกระโจมตู้อบเด็กมีทั้งแบบผนังชั้นเดียว
และผนัง 2 ชั้น ข้อดขี องกระโจมทม่ี ผี นัง 2 ช้นั คือ มีอากาศไหลเวยี นระหว่างของผนังกระโจมตู้อบเด็ก
ทําให้ป้องกันไม่ใหอ้ ุณหภูมเิ ปลีย่ นแปลง เมื่อมีอากาศที่เย็นหรือลมจากเครื่องปรับอากาศที่มอี ุณหภูมิ
ต่ําพดั ผ่านมาทีต่ อู้ บเดก็ ทําให้อุณหภูมภิ ายในตู้อบเดก็ และอณุ หภูมิกายทารกคงท่ี
การทํางานของตู้อบเด็กแบ่งได้เป็น 2 ระบบ ดังน้ี

1.ควบคมุ อุณหภูมิอากาศในตู้อบ (Air Control Mode) ใช้งานโดยการปรับตั้ง

อุณหภูมิของเคร่อื งใหเ้ หมาะสมกบพยาธิสภาพของเด็กทารก อุณหภมู จิ ะถูกตรวจวัดด้วยเซนเซอร์

วดั อากาศทอี่ ยภู ายในตู้เพ่ือให้อุณหภมู ิคงที่
2.ควบคุมอุณหภมู ิทางผิวกาย(Skin Control Mode) โดยปรบั ตั้งอณุ หภมู ิให้ เหมาะสมและนาํ

เซนเซอร์วดั อุณหภมู ิมาติดทบ่ี ริเวณตาํ แหน่งอุณหภมู แิ กนกลางท่ผี ิวกายของเด็กทารกเพ่ือใหเ้ ครื่อง
ทํางานควบคุมอุณหภูมใิ หส้ ัมพันธก์ ับร่างกายของทารก

14

2.2 ระบบทีใ่ ช้ในตู้อบเดก็ ทารกแรกเกดิ
โดยการควบคุมอุณหภูมิร่างกายเป็นกระบวนการที่เกิดจากการทําหน้าที่ของต่อม

ศูนย์กลางการควบคุมอุณหภูมิ(Hypothalamus) โดยมีหน้าที่ปรับระดับ ควบคุมอุณหภูมิความร้อน
เย็นในร่างกายให้สมดุลและคงที่ การรักษาระดับอุณหภูมิของร่างกายให้อยูในระดับที่ปกติคือ 36.9C
ซึ่งเป็นค่าความสมดุลกันระหว่างความรอ้ นที่เกิดจากร่างกายและความรอ้ นทีส่ ูญเสียออกจากร่างกาย
ซง่ึ ทารกทีอ่ ยู่ในครรภ์มารดา จะได้รบั ความร้อนจากมารดาโดยถูกสง่ ผานจากรกและมดลูกไปยังทารก
ทาํ ให้ทารกอบอ่นุ ซึ่งทารกจะมอี ุณหภูมสิ ูงกว่ามารดา 0.3 องศาเซลเซียส - 0.5 องศาเซลเซียส
แต่เมื่อทารกคลอดออกมา ทารกจะควบคุมอุณหภูมดิ ้วยตนเอง ซ่ึงการควบคุมอุณหภูมิกายของทารก
นัน้ จะขน้ึ อยู่กับอายคุ รรภค์ วามสมบรู ณข์ องร่างกายทารก ตลอดจนภาวะเจ็บป่วยของทารก
ปัจจัยเหล่าน้ีเป็นสิ่งสําคัญที่เกี่ยวข้องกับการควบคุมอุณหภูมิของทารกหลังคลอด 1-2 นาทีร่างกาย
ของทารกจะเริม่ กระบวนการควบคมุ อุณหภูมิกาย ในกรณขี องทารกที่เกดิ ก่อนกำหนดอวยั วะ
ส่วนตา่ งๆ จะยังไม่มกี ารพฒั นาเติบโตเต็มท่ีเม่ือเทยี บกับเด็กที่ครบระยะเวลาคลอด จึงทําให้ทารกเกิด
ก่อนกำหนดไม่สามารถควบคุมอุณหภูมิกายให้คงที่ได้เนื่องจาก ต่อมส่วนกลาง Hypothalamus ที่มี
หน้าที่ในการควบคุมอุณหภูมิยังไม่สมบูรณ์ นอกจากนี้การท่ี ทารกมีนํ้าหนักตัวที่น้อยเมื่อเทียบกับ
พื้นที่ผิวกายแล้วจึงทําให้นํ้าหนักตัวมากจึงเป็นสาเหตุทําให้ เกิดการสูญเสียความร้อนเพิ่มขึ้นออกมา
ทางผวิ หนงั อีกท้ังทารกท่เี กดิ กอ่ นกำหนดมจี ํานวนไขมันสนี ํ้าตาล (Brown Fat) ทใ่ี หพ้ ลังงานความร้อน
ในตัวเองนอ้ ยจึงทาํ ให้มโี อกาสตวั เย็นได้ง่ายทารกที่คลอดก่อนกำหนดยังไม่สามารถผลิตความร้อนด้วย
กลไกการผลิตความร้อนแบบการสั่น (Shivering Thermogenesis) ได้โดย Brown Fat เป็นแหล่ง
พลังงานสะสมทีท่ ารกนาํ มาใช้เพื่อเพิ่มอุณหภูมิร่างกายจะมีอยู่จํากัดโดยปกติไขมนั สีน้ําตาลของทารก
นั้นเริ่มผลิตเมื่อทารกมีอายุครรภ์ได้ 28 สัปดาห์ทารกที่เกิดก่อนระยะเวลานี้จะไม่สามารถผลิตความ
ร้อนแบบใช้การสั่น และแบบท่ีไม่ใช้การส่ัน (Non-Shivering Thermogenesis) ได้ ดังนั้นทารกที่
คลอดก่อนกำหนดจงึ มคี วามสามารถในการผลติ ความร้อนได้นอ้ ยมากโดยทห่ี าก

ภาวะอุณหภูมิกายตํ่า (Hypothermia) หมายถึงอุณหภูมิร่างกายที่ตํ่ากว่า 36.5 องศา
เซลเซียส โดยการวัด จากทางทวารหนักหรือรักแร้ หรือที่วัดจากผิวหนังของลําตัว ภาวะอุณหภูมิ
กายตํ่าเป็นภาวะที่พบบ่อย หากไม่มีการป้องกันจะทําให้การแก้ไขทารกไม่ได้ผลที่ดีและมีการเกิด
ภาวะแทรกซ้อนสงู

ภาวะอุณหภูมิกายสูง (Hyperthermia) หมายถึง ภาวะอุณหภูมิกายที่วัดอุณหภูมิทางทวาร
หนกั สงู เกิน 37.5 C ผลของภาวะนี้ทําให้มกี ารเพ่ิมขน้ึ ของเมแทบอลิซึม และการใช้ออกซเิ จน
ภาวะอณุ หภมู ิกายสูงอาจเกิดจากภาวะร่างกายขาดน้ําหรืออุณหภมู ิสง่ิ แวดล้อมร้อนเกนิ เช่น จากการ
หอ่ หุ้มผ้าให้ทารกมากเกินไป การใช้เครือ่ งให้ความอบอนุ่ ชนดิ แผ่รังสีตู้อบเดก็

15

การสูญเสยี ความร้อนของร่างกายในทารกแรกเกดิ สามารถเกดิ จากสภาวะแวดล้อมภายนอก
ได้ 4 วิธคี อื

1. การระเหย (Evaporation) เป็นการสูญเสียความร้อนจากการสูญเสียนํ้าจากทางผิวหนัง
และการหายใจโดยเฉพาะทารกที่คลอดก่อนกำหนดที่มีผิวหนังบาง หรือการที่ผิวหนังเปียกจากเหงื่อ
และอยู่ในทที่ ีม่ ลี มพดั ผ่านหรอื มคี วามช้ืนสูง

2. การแผร่ ังสี (Radiation) เป็นการสญู เสียความร้อนโดยการแผ่รังสีความร้อนออกจากทารก
ไปสวู่ ตั ถุทีเ่ ยน็ กว่า เช่น การวางทารกไวใ้ กลก้ ับวัตถุทเ่ี ยน็ หรอื อยู่ในอุณหภูมิหอ้ งทีเ่ ยน็ สามารถป้องกัน
การสูญเสียความรอ้ นจากการแผ่รังสีโดยการห่อตวั ทารกให้มิดชดิ

3. การพาความร้อน (Convection) เป็นการสูญเสียความร้อนไปกบสภาพอากาศแวดล้อมที่
เย็นกวา่ อณุ หภูมกิ ายสามารถป้องกนไดโ้ ดยการห่อหุ้มรา่ งกายด้วยผา้ หนาๆ หรอื ใช้เครอ่ื งให้
ความอบอุ่นเช่น Radiant Warmer หรือตอู้ บเดก็

4. การนําความร้อน (Conduction) เป็นการสูญเสียความร้อนไปกับสิ่งที่เย็นกว่าที่มาสัมผัส
กบร่างกายทารกแรกเกิด เช่น ผ้าอ้อมที่เปียก ทําให้เกิดการถ่ายเทความร้อนออกจากร่างกาย ทําให้
ต้องผลติ ความร้อนในรา่ งกาย (Thermogenesis) เพ่ือทดแทนความรอ้ นทสี่ ญู เสียไป

และในเงื่อนไขการทำงานปกติ ความเรว็ ลมภายในตอู้ บเด็กทารกแรกเกิดต้องมคี ่าไมม่ ากกวา่
0.35 m/s ความชื้นสมั พัทธ์อยู่ท่ี 40-60%

2.3 COMSOL Multiphysics
COMSOL Multiphysics® เป็นซอฟต์แวร์บนพื้นฐานการคำนวณด้วยระเบียบวิธี Finite

Element ที่เป็นที่นิยมใช้กันมากในหมู่นักวิทยาศาสตร์และวิศวกร ใช้ในการจำลอง (simulation)
และออกแบบ (design) ปญั หาต่างๆเชิงฟสิ กิ สอ์ ยา่ งเสมอื นจรงิ เปน็ การประมวลผลเชิงโต้ตอบ มีความ
ยืดหย่นุ สูงในการเพ่มิ หรือลดการปฏสิ ัมพันธข์ องเงอ่ื นไขตา่ งๆ

61

ท่านสามารถมองเห็นความเป็นไปของกลไกต่างๆที่เกี่ยวข้อง เช่นการแพร่กระจายของ
สนามแม่เหล็ก, ความร้อน หรือของไหล ในระบบที่ทดลองออกแบบขึ้นมา ซึ่งปกติจะมองไม่เห็นด้วย
ตา เป็นการทดลองแก้ปัญหาหรือออกแบบในคอมพิวเตอร์ที่สะดวก อีกทั้งยังประหยัดเวลาและ
งบประมาณ COMSOL Multiphysics® แตกต่างจากซอฟต์แวร์อื่น ๆ ด้านความสามารถในการ
แก้ปัญหากับปรากฏการณ์ที่คู่ควบกัน ซึ่งผลการจำลองที่ได้จะแตกต่างกับผลการจำลองเมื่อแต่ละ
ปรากฏการณ์เป็นอิสระต่อกัน ในการจำลองปรากฏการณ์โดยใช้ COMSOL Multiphysics® ผู้ใช้ไม่
จำเป็นต้องมีความรู้เชิงลึกในคณิตศาสตร์ที่เกี่ยวข้องและการวิเคราะห์เชิงตัวเลข เนื่องจากใน
COMSOL Multiphysics® มีระบบปรากฏการณ์ทางฟิสกิ ส์ต่างๆ รวมทั้งปริมาณทางฟิสิกส์และชนดิ
ของวสั ดใุ ห้เลอื กจากคลังข้อมลู ภายในซอฟตแ์ วรเ์ อง
2.4 การ Simmulation ต้อู บเด็กทารกแรกเกดิ ในโปรแกรม COMSOL Multiphysics

Geometry ของตู้อบเด็กแรกเกดิ

71

พื้นที่ของอากาศในชน้ิ งาน
พื้นทข่ี องนำ้ ในชิน้ งาน

18

Mesh
ผลลพั ธ์ความชนื้

19

ผลลัพธ์อณุ หภมู ิ

สมการท่ใี ช้งาน
1.Turbulent Flow,Low Re K-E
2.Heat Transfer in moist air
3.Moisture Transport in air
4.Nonisothermal Flow

110

2.5 ตัวอยา่ งตู้อบเดก็ ทารกแรกเกิดแบบตา่ งๆ

Infan NatalCare LX
xxxxxxxxxInfant Incubator Fanem

Infant Incubator BB 100 Standard Infant Incubator BB5000

11

บทท่ี 3

วธิ ีดำเนนิ งาน

วธิ ดี ำเนินงานโครงงาน เรือ่ ง ตู้อบเดก็ ทารกแรกเกดิ (Infant Incubator) คณะผู้จดั ทำ
ดำเนนิ การดงั น้ี

3.1 วัสดอุ ปุ กรณแ์ ละเครื่องมือพเิ ศษ

1.โปรแกรมทใี่ ช้ในการทำการทดลอง

1.1 โปรแกรม COMSOL Multiphysics เป็นซอฟต์แวร์บนพื้นฐานการคำนวณดว้ ย

ระเบียบวิธี Finite Element ที่เป็นที่นิยมใช้กันมาในหมู่นักวิทยาศาสตร์และวิศวกร ใช้ในการจำลอง
(simulation) และ ออกแบบ (design) ปัญหาต่างๆเชิงฟิสิกส์อย่างเสมือนจริง เป็นการประมวลผลเชิงโต้ตอบ
มคี วามยดื หยุ่นสูงในการเพ่ิมหรือลดการปฏิสมั พนั ธข์ องเงื่อนไขตา่ ง ๆ สามารถมองเห็นความเปน็ ไปของกลไกที่
เกยี่ วขอ้ ง เชน่ การแพร่กระจายของสนามแมเ่ หล็ก ความร้อนหรือของไหลระบบทท่ี ดลอง ออกแบบข้นึ มา
ซึ่งปกติจะมองไม่เห็นด้วยตา เป็นการทดลองแก้ปัญหาหรือออกแบบในคอมพิวเตอร์ที่สะดวก อีกทั้งยัง
ประหยัดเวลาและงบประมาณ COMSOL Multiphysics ต่างจากซอฟต์แวร์อื่นๆ ด้านความสามารถในการ
แกป้ ญั หากบั ปรากฎการณ์ท่ีควบคู่กนั ซึง่ ผลการจำลองทไ่ี ดจ้ ะแตกต่างกับผลการจำลองเมื่อแต่ละปรากฎการณ์
เป็นอสิ ระต่อกนั การจำลองปรากฎการณโ์ ดยใช้ COMSOL Multiphysics ผู้ใช้ไม่จำเป็นต้องมีความรู้เชิงลึกใน
คณิตศาสตร์ที่เกี่ยวข้องและการวิเคราะห์เชิงตัวเลข เนื่องจากใน COMSOL Multiphysics มีระบบ
ปรากฏการณ์ทางฟิสิกสต์ ่างๆ รวมทั้งปรมิ าณทางฟิสิกส์ และชนิดของวสั ดุให้เลือกจากคลังข้อมูลในซอฟตแ์ วร์
นยิ มใช้โดยนกั วทิ ยาศาสตร์และวศิ วกร

3.2 ขน้ั ตอนดำเนินงาน

1.ศกึ ษาข้อมูลเกยี่ วกบั ตอู้ บเด็ก รปู แบบการออกแบบ หลักการทำงาน และข้อมูลอน่ื ๆ

2.ออกแบบจำลองและคำนวณผลลพั ธ์ที่ได้จากแบบจำลองตู้อบทารกแรกเกิด

3.เรมิ่ การออกแบบใส่โปรแกรม COMSOL Multiphysics และใสส่ มการ Turbulent Flow,
Heat Transfer in Moist Air , Moisture Transport in Air และ Nonisothermal Flow

4.ประมวลผลลัพธ์ออกมาและปรบั ค่าต่างๆให้อยู่ในระดบั ท่ีเหมาะสม เชน่ อุณหภูมิ และ
ความช้ืน เปน็ ต้น เพิ่มการแสดงผลเพิม่ เตมิ ให้ชดั เจนมายงิ่ ขึน้

112

บทท่ี 4

ผลการทดลอง
จากการศึกษาและทดลองแบบจำลองตู้อบเด็กทารกแรกเกิด (Infant Incubator)
4.1 การออกแบบโมเดลตู้อบเด็กทารกแรกเกดิ

ขนาดของสว่ นประกอบของตู้อบเดก็ ทารกเกดิ (เซนติเมตร)

ส่วนฐานของตู้ความกวา้ ง 45

ส่วนฐานของตู้ความยาว 85

สว่ นฐานของตู้ความสูง 20

บรเิ วณท่ีใสน่ ำ้ กว้าง 45

บรเิ วณท่ีใส่น้ำยาว 55

บรเิ วณที่ใส่น้ำสงู 10

แผ่นกนั้ กวา้ ง 20

แผ่นก้นั ยาว 20

แผน่ น้นั หนา 1

ส่วนกระโจม (hood) กว้าง 45

ส่วนกระโจม (hood) ยาว 95

ส่วนกระโจม (hood) สูง 40

รศั มสี ว่ นเหลยี่ ม 10

13

4.2 ฟสิ กิ สข์ องแบบจำลอง
แบบจำลองมี 3 การทดลองท่ีแตกต่างกนั โดยในแตล่ ะการทดลองมีความเร็วของลมที่เข้ามาภายใน

ตอู้ บเดก็ ทารกแรกเกิดทแ่ี ตกต่างกัน สง่ ผลให้ความร้อนและความชื้นของแตล่ ะการทดลองแตกตา่ งกันโดย
การทดลองท่ี 1 ตู้อบเดก็ ทารกแรกเกดิ มีความเร็วเข้าท่ี 0.15 เมตรตอ่ วินาที (Velocity = 0.15 m/s)
การทดลองท่ี 2 ตู้อบเดก็ ทารกแรกเกดิ มีความเรว็ เขา้ ที่ 0.3 เมตรตอ่ วนิ าที (Velocity = 0.3 m/s)
การทดลองที่ 3 ตู้อบเด็กทารกแรกเกดิ มีความเรว็ เข้าที่ 0.45 เมตรตอ่ วนิ าที (Velocity = 0.45 m/s)

ความเร็วลม 0.15 เมตรต่อวินาที ความเร็ว 0.3 เมตรตอ่ วินาที

ความเร็วลม 0.45 เมตรต่อวนิ าที

114

ผลทีไ่ ด้จากการทดลอง
1).การกระจายอุณหภูมิ (°C) (Temperatuer)

ความเรว็ ลม 0.15 เมตรต่อวนิ าที (1) ความเรว็ 0.3 เมตรตอ่ วินาที (2)

ความเร็วลม 0.45 เมตรต่อวนิ าที (3)

จากรปู แสดงการกระจายอุณหภูมิของตู้อบเด็กทั้ง 3 การทดลอง
รปู ท่ี (1) แสดงอุณหภมู เิ มือ่ ความเร็วลมเท่ากบั 0.15 เมตร/วนิ าที ประมาณ 26-30 องศาเซลเซียส
รปู ที่ (2) แสดงอุณหภูมิเมอื่ ความเร็วลมเท่ากับ 0.3 เมตร/วนิ าที ประมาณ 32-38 องศาเซลเซียส
รปู ท่ี (3) แสดงอณุ หภมู ิเม่อื ความเร็วลมเท่ากบั 0.45 เมตร/วนิ าที ประมาณ 32-40 องศาเซลเซียส

115

2). การกระจายความชื้นสัมพัทธ์ (Relative Humidity)

ความเร็วลม 0.15 เมตรต่อวนิ าที (1) ความเรว็ 0.3 เมตรตอ่ วนิ าที (2)

ความเร็วลม 0.45 เมตรต่อวนิ าที (3)

จากรูปแสดงการกระจายความช้ืนสมั พัทธ์ของตู้อบเด็กทง้ั 3 การทดลอง
รปู ท่ี (1) แสดงความชื้นเมื่อความเร็วลมเทา่ กบั 0.15 เมตร/วินาที ประมาณ 0.5-0.6 เปอร์เซ็นต์
รปู ท่ี (2) แสดงความชื้นเมื่อความเร็วลมเทา่ กบั 0.3 เมตร/วินาที ประมาณ 0.4-0.6 เปอร์เซน็ ต์
รปู ท่ี (3) แสดงความช้ืนเม่ือความเร็วลมเทา่ กับ 0.45 เมตร/วนิ าที ประมาณ 0.3-0.5 เปอร์เซ็นต์

116

บทท่ี 5

สรปุ

จากข้อมลู ข้างตน้ จงึ สามารถสรุปได้วา่ ความเรว็ ลมมีผลต่ออุณหภมู ิของตู้อบเด็กทารกแรกเกดิ และ
ความชืน้ โดยตรง โดยทหี่ ากเราไดท้ ำการเพ่ิมหรอื ลดความเร็วลม ความชน้ื กบั อุณหภูมิกจ็ ะเปล่ียนไป จากการ
ทดลองท้ัง 3 การทดลอง จะสรปุ ได้ว่าความเรว็ ลมที่ 0.3 เมตร/วนิ าที เหมาะสมที่สุดจากท้ัง 3 การทดลอง
เพราะมปี รมิ าณความช้นื ที่พอเหมาะท่ี 0.4 - 0.6 % และอยู่ในอุณหภมู ิทป่ี ระมาณ 32-38 องศาเซลเซยี ส

117

บรรณานกุ รม

กรมสนบั สนนุ บริการสุขภาพ(2560)
https://hss.moph.go.th/HssDepartment/file_reference/202105051733189762.pdf
มหาวทิ ยาลยั เทคโนโลยีพระจอมเกลา้ พระนครเหนือ(2555)
http://medicaldevices.oie.go.th/box/Article/2538/B15734432.pdf
กนั ตินนั ท์ สอดสุข และคณะ(2554)
file:///C:/Users/nanna/Downloads/9122-Article%20Text-18679-1-10-20130610.pdf
comsol-multiphysics
http://thep-center.org/src2/views/comsol-multiphysics.php
ตูอ้ บเดก็ ทารกแรกเกดิ (infant incubator)
https://medicalequipmentnig.com/product/infant-incubator-bb-100-standard/
https://medicalequipmentnig.com/product/infant-incubator-bb-5000/
https://www.indiamart.com/proddetail/infant-incubator-fanem-20249693748.html
https://www.earthline.co.th/product/infant-incubator-natalcare-lx/