การกระแทกคอร์เทกซ์แบบควบคุม (Controlled Cortical Impact: CCI) เป็นแบบจำลองทางกลที่ใช้กันอย่างแพร่หลายที่สุดสำหรับการเหนี่ยวนำให้เกิดการบาดเจ็บที่สมองจากการกระแทก (Traumatic Brain Injury: TBI) ในสมองของสัตว์ฟันแทะ ขั้นตอนการศัลยกรรมประสาทนี้โดยทั่วไปเรียกว่า ศัลยกรรมประสาทแบบสเตอริโอแทคติก ซึ่งต้องกระแทกให้เข้าไปถึงบริเวณสมองที่เจาะจงด้วยตำแหน่งที่แม่นยำที่สุด
        ในการศึกษานี้มีการพัฒนาระบบสเตอริโอแทกติกเวอร์ชันปรับปรุงสำหรับการสร้างการบาดเจ็บที่สมองจากการกระแทก เพื่อประเมินความเป็นไปได้ของงานวิจัยในระดับปรีคลินิกในสัตว์ฟันแทะ โดยประเมินการกระตุ้นประสาทด้วยอิเล็กโทรดแบบฝังในสมอง เพื่อช่วยฟื้นฟูการทำงานของสมองภายหลังการบาดเจ็บที่สมองขั้นรุนแรงจากการกระแทก
        แบบจำลองที่นำเสนอมีวัตถุประสงค์เพื่อลดอัตราการเสียชีวิตของสัตว์ทดลองในระหว่างการผ่าตัด เพิ่มอัตราการรอดชีพของสัตว์ทดลองดังกล่าว และบรรเทาผลข้างเคียงที่อาจเกิดจากการใช้ยาสลบเป็นเวลานาน ก่อนการผ่าตัดแบบสเตอริโอแทคติก จะใช้ Isoflurane เป็นยาสลบ ซึ่งสามารถทำให้สัตว์เกิดภาวะตัวเย็น (Hypothermia) ในระหว่างผ่าตัด และเป็นเหตุของการตายได้
        การศึกษานี้พัฒนา 2 ส่วน ได้แก่ (1) การสร้าง 3D-printed header ที่มี pneumatic duct สำหรับการสอดใส่ขั้วไฟฟ้า (electrode) ที่ติดอยู่กับเครื่องกระแทกคอร์เทกซ์แบบควบคุม (electromagnetic CCI device header) ที่ทำให้ศัลยแพทย์ใช้ระยะเวลาการผ่าตัดลดลง ซึ่งจะลดความเสี่ยงของการใช้ isoflurane ระหว่างกระบวนการผ่าตัดและลดระยะเวลาการฟื้นตัวหลังการผ่าตัดโดยเฉพาะปัญหาการควบคุมอุณหภูมิ (thermoregulation disruption) (ภาพที่ 1), และ (2) สร้าง active warming pad system เพื่อใช้ควบคุมอุณหภูมิของเตียงผ่าตัดและเพื่อคงอุณหภูมิของสัตว์ทดลองให้คงที่ระหว่างการผ่าตัด (ภาพที่ 2)
        ผลลัพธ์แสดงให้เห็นว่า การใช้แผ่นอุ่น (Active Warming Pad System) ช่วยป้องกันภาวะตัวเย็น ทำให้อัตราการรอดชีพของสัตว์ฟันแทะสูงขึ้นอย่างชัดเจน เมื่อเปรียบเทียบกับระบบสตเอริโอแทคติกแบบตั้งดิม อุปกรณ์เวอร์ชันปรับปรุงที่ติดตั้งฐานวางหัวสัตว์ที่พิมพ์จากเครื่องพิมพ์สามมิติ (3D-printed Header) ช่วยเพิ่มประสิทธิภาพในการผ่าตัด ลดเวลาการผ่าตัดลง 21.7 % โดยเฉพาะในขั้นตอนการวัดระยะระหว่าง Bregma-Lambda ที่หัวของสัตว์ทดลอง

ภาพที่ 1 ระบบสเตอริโอแทคติกที่ปรับปรุงแล้ว a) ภาพรวมของการออกแบบ, b) 3D CAD model ของ 3D-printed header, c) 3D CAD model ของ CCI device ที่ติดตั้ง 3D-printed header ลงไป, d) CCI device ที่ติดตั้ง 3D-printed header ในสภาพแวดล้อมจริง

ภาพที่ 2 Active warming pad system สำหรับการผ่าตัด a) ภาพรวมของการออกแบบ, b) ก่อนการให้ความร้อน, c) หลังการให้ความร้อน

        ผลการศึกษาชี้ให้เห็นว่า ระบบสตเอริโอแทคติกที่ปรับปรุงแล้วมีประสิทธิภาพ ทำให้กระบวนการผ่าตัดทำได้รวดเร็วขึ้นและลดความเสี่ยงของการตายระหว่างการผ่าตัดในสัตว์ทดลองลง

          ผลงานวิจัยนี้สามารถนำไปใช้ประโยชน์ด้านการศึกษาได้อย่างชัดเจน โดยเฉพาะในฐานะสื่อการเรียนรู้เชิงนวัตกรรมสำหรับการพัฒนาการเรียนการสอนและการวิจัยในระดับอุดมศึกษาและมัธยมศึกษา การสร้างต้นแบบระบบสเตอริโอแทคติกเวอร์ชันปรับปรุงและการประยุกต์ใช้เทคโนโลยีการพิมพ์สามมิติ สามารถใช้เป็นกรณีศึกษาในการเรียนการสอนด้านประสาทวิทยาศาสตร์ วิศวกรรมชีวการแพทย์ และ STEM Education ตลอดจนสามารถต่อยอดเป็นสื่อการสอนเชิงสาธิตและการเรียนรู้ผ่านการจำลอง (simulation-based learning) เพื่อสร้างประสบการณ์ใกล้เคียงของจริงโดยไม่จำเป็นต้องใช้สัตว์ทดลอง ผลงานนี้จึงมีศักยภาพทั้งในเชิงการบูรณาการความรู้สหวิทยาการ การสร้างแรงบันดาลใจแก่ผู้เรียน และการเผยแพร่เป็นแหล่งความรู้แบบเปิด (Open Education Resources: OER) ซึ่งสอดคล้องกับพันธกิจหลักของสถาบันนวัตกรรมการเรียนรู้ในการพัฒนาการศึกษาและสร้างสังคมแห่งการเรียนรู้อย่างยั่งยืน
        ผลจากงานวิจัยนี้สอดคล้องกับ SDG 3, SDG 9 และ SDG 12 โดยเทคนิคและอุปกรณ์สเตอริโอแทคติกเวอร์ชันปรับปรุงช่วยให้สามารถศึกษาการฟื้นฟูสมองหลังการบาดเจ็บรุนแรงในสัตว์ทดลองได้อย่างมีประสิทธิภาพ ซึ่งสนับสนุน SDG 3: การส่งเสริมสุขภาพและคุณภาพชีวิตของมนุษย์ โดยเฉพาะเป้าประสงค์ย่อย 3.4 และ 3.8 ที่เกี่ยวข้องกับการลดการเสียชีวิตและการเข้าถึงบริการสุขภาพที่มีคุณภาพ นอกจากนี้ การประยุกต์ใช้เทคโนโลยี 3D-printing สำหรับหัวต่ออุปกรณ์และระบบแผ่นอุ่น (active warming pad system) ช่วยเพิ่มความแม่นยำในการผ่าตัด ลดระยะเวลาการดำเนินการ และลดความเสี่ยงต่อสัตว์ทดลอง สอดคล้องกับ SDG 9: นวัตกรรมและงานวิจัยทางเทคโนโลยี (เป้าประสงค์ย่อย 9.5) ขณะเดียวกัน การปรับปรุงเทคนิคนี้ยังช่วยลดจำนวนสัตว์ทดลองที่เสียชีวิตและลดของเสียจากการทดลองทางการแพทย์ ทั้งวัสดุสิ้นเปลือง ยาชา และเวชภัณฑ์อื่น ๆ ซึ่งสอดคล้องกับ SDG 12: การบริโภคและการผลิตอย่างมีความรับผิดชอบ (เป้าประสงค์ย่อย 12.2 และ 12.5) ทำให้การใช้ทรัพยากรมีประสิทธิภาพและยั่งยืน

ที่มา/ Source:
Wechakarn, P., Lkomchitcharoen, S., Jatupornpoonsub, T., Jirakittayakorn., N., Puttanawarut, C., Likitsuntonwong, W., Chaimongkolnukul, K., and Wongsawat, Y., (2025). Modified Stereotactic Neurosurgery Techniques for Rodent Surgery Enhance Survival and Reduce Surgery Time in a Severe Traumatic Brain Injury Model. Scientific Reports, doi:https://doi.org/10.1038/s41598-025-05328-y

มะเร็งช่องปากในประเทศไทยมีอุบัติการณ์ 5.5 ราย และ 4.3 รายต่อประชากร 100,000 ราย ในเพศชายและเพศหญิงตามลำดับ ส่งผลให้มีจำนวนอุบัติการณ์เฉลี่ยอยู่ที่ 4.9 รายต่อประชากร 100,000 ราย ในปี พ.ศ. 2558 ต่อมาในปี พ.ศ. 2562 ตัวเลขอุบัติการณ์ของมะเร็งช่องปากเพิ่มสูงขึ้นเป็น 7.4 รายต่อประชากร 100,000 รายในเพศชาย ขณะที่อุบัติการณ์ในเพศหญิงลดลงเล็กน้อยเหลือ 3.0 รายต่อประชากร 100,000 ราย ส่งผลให้มีจำนวนอุบัติการณ์เฉลี่ยอยู่ที่ 5.2 รายต่อประชากร 100,000 ราย การแบ่งระยะของรอยโรคมะเร็งช่องปากใช้ระบบ TNM (Tumor, Node, Metastasis staging system) โดยแบ่งออกเป็น 4 ระยะ คือระยะที่ 1 – 4 แต่ละระยะมีอัตราการรอดชีพ 5 ปี ที่แตกต่างกัน โดยระยะที่ 4 มีอัตราการรอดชีพ 5 ปีที่ต่ำกว่าระยะที่ 1 และ 22 ถึง 4 เท่า และยังส่งผลต่อภาระค่าใช้จ่ายที่มหาศาลตามมา ทำให้คุณภาพชีวิตของผู้ป่วยมะเร็งต่ำลง โดยยิ่งระยะที่มากขึ้นคุณภาพชีวิตของผู้ป่วยยิ่งต่ำลง ทว่าในประเทศไทยยังไม่มีระบบตรวจคัดกรองรอยโรคมะเร็งช่องปากในระยะแรกอย่างจริงจัง จึงได้พัฒนาการคัดกรองมะเร็งช่องปากรูปแบบใหม่ขึ้น พร้อมทั้งประเมินความคุ้มค่าโดยใช้การวิเคราะห์ต้นทุน-อรรถประโยชน์ ที่มีอัตราส่วนต้นทุนต่อประสิทธิผลส่วนเพิ่ม (Incremental Cost-Effectiveness Ratio: ICER) เป็นตัวชี้วัดความคุ้มค่า

ภาพที่่  1 Oral cancer screening model proposed in the study

         การคัดกรองมะเร็งช่องปากรูปแบบใหม่นี้แบ่งเป็น 3 ขั้นตอน คือ S1, S3, และ S3 (ภาพที่ 1) โดยในระดับ S1 ดำเนินการโดยอาสาสมัครสาธารณสุขหมู่บ้าน (อสม.) เพื่อคัดกรองหาความเสี่ยงของประชากรกลุ่มเป้าหมาย แล้วส่งต่อไปที่ระดับ S2 ซึ่งจะดำเนินการตรวจรอยโรคในช่องปากโดยทันตาภิบาล กลุ่มเป้าหมายที่มีรอยโรคในช่องปากทุกคน รวมถึงกลุ่มเป้าหมายที่ทันตภิบาลไม่แน่ใจว่ามีรอยโรคหรือไม่ จะถูกส่งไปคัดกรองที่ระดับ S3 ในระดับนี้เกิดขึ้นในหน่วยบริการทุติยภูมิที่ถูกเสริมแรง ดำเนินการคัดกรองโดยทันตแพทย์เฉพาะทางสาขาศัลยศาตร์ช่องปากและแม็กซิลโลเฟเชียล, สาขาเวชศาสตร์ช่องปาก, และทันตแพทย์ทั่วไปที่มาร่วมเรียนรู้ รอยโรคที่มีความน่าสงสัยจะถูกตัดชิ้นเนื้อไปตรวจทางห้องปฏิบัติการโดยทันตแพทย์เฉพาะทางสาขาพยาธิวิทยาช่องปากดังนั้นจึงเป็นกระบวนการที่เป็นระบบ และสามารถใช้จุดแข็งของประเทศไทยเป็นพื้นฐานในการดำเนินการคัดกรอง

          หลังจากทดลองใช้การคัดกรองมะเร็งช่องปากรูปแบบใหม่ในพื้นที่เขตสุขภาพที่ 9 (นครราชสีมา, ชัยภูมิ, บุรีรัมย์, และสุรินทร์) แล้ว ครอบคลุมประชากรกลุ่มเป้าหมายถึง 392,823 ราย คิดเป็นร้อยละ 88 ของประชากรกลุ่มเป้าหมาย ซึ่งนับได้ว่าความครอบคลุมสูงที่สุดเท่าที่เคยปรากฏในการศึกษาของประเทศไทย ในจำนวนดังกล่าวพบผู้ที่มีรอยโรคมะเร็งจำนวน 25 ราย มี 1 รายเป็นระยะท้าย (ระยะที่ 3) ซึ่งเป็นซ้ำจากเดิม อีก 24 รายเป็นระยะต้น (ภาพที่ 2) คิดเป็น 6.4 รายต่อประชากร 100,000 ราย ซึ่งใกล้เคียงกับสถิติอุบัติการณ์ของประเทศไทย ดังนั้น การคัดกรองมะเร็งช่องปากรูปแบบใหม่นี้จึงมีความเป็นไปได้ที่จะช่วยเพิ่มคุณภาพชีวิตให้ประชากรไทย หากสามารถผลักดันให้เกิดการนำไปใช้ในเชิงนโยบาย จึงได้วิเคราะห์ต้นทุน-อรรถประโยชน์ (Cost-utility analysis) เพื่อประเมินความคุ้มค่าของการคัดกรองมะเร็งช่องปากรูปแบบใหม่นี้

ภาพที่ 2 จำนวนประชากรกลุ่มเป้าหมายที่ตรวจ

          ภายหลังจากการวิเคราะห์พบว่า อัตราส่วนต้นทุนต่อประสิทธิผลส่วนเพิ่ม (Incremental Cost-Effectiveness Ratio: ICER) โดยเปรียบเทียบกับสถานการณ์ที่ไม่มีการคัดกรอง มีค่าเท่ากับ 176,312.65 บาทต่อปีสุขภาวะที่ปรับตามคุณภาพ (Quality-Adjusted Lift Year: QALY) (ภาพที่ 3) ซึ่งคิดเป็น 0.80 เท่าของผลิตภัณฑ์มวลรวมในประเทศต่อหัว (GDP per capita) ในปี พ.ศ. 2565 จึงเพียงพอที่จะสรุปได้ว่าการคัดกรองมะเร็งช่องปากรูปแบบใหม่นี้มีระดับการครองคลุมสูงสุดและเข้าถึงประชากรเป้าหมายจำนวนมากที่สุดในประเทศไทย ซึ่งในที่สุดจะมีความคุ้มค่าทางเศรษฐศาสตร์เมื่อเปรียบเทียบกับการวินิจฉัยล่าช้า ดังนั้น แบบจำลองนี้สามารถนำไปใช้เป็นนโยบายของรัฐ เพื่อการตรวจพบและรักษามะเร็งช่องปากในระยะแรกอย่างมีประสิทธิภาพและคุ้มค่า

          นอกจากที่ผลงานวิจัยนี้สามารถผลักดันให้เกิดการขับเคลื่อนการคัดกรองมะเร็งช่องปากในประเทศไทยแล้ว ยังสามารถนำไปใช้ในด้านการศึกษาได้อีกด้วย โดยสามารถนำไปพัฒนาเป็นกรณีศึกษา (Case study) ในรายวิชา/หลักสูตร โดยใช้เป็นตัวอย่างเชิงปฏิบัติของการบูรณาการวิทยาศาสตร์สุขภาพ, วิทยาการจัดการ, และนโยบายสาธารณสุข, นำองค์ความรู้ไปพัฒนาเป็นสื่อการเรียนรู้ เพื่ออธิบายตั้งแต่สาเหตุ ปัจจัยเสี่ยง วิธีการคัดกรอง ของมะเร็งช่องปาก ไปจนถึงการวิเคราะห์ความคุ้มค่า นอกจากนี้อาจนำไปสร้างกระบวนการเรียนรู้เชิงปฏิบัติ โดยให้จำลองสถานการณ์การคัดกรองในแต่ละขั้นตอนตั้งแต่ S1 – S3 เพื่อสร้างความเข้าใจระบบบริการสุขภาพ และอาจให้ผู้เรียนร่วมพัฒนาแนวทางการคัดกรองในโรคอื่น ทั้งยังสามารถขยายผลไปสู่ community-based learning ได้โดยนำไปสร้างหลักสูตรอบรมระยะสั้น สำหรับ อสม., ครู, บุคลากรสุขภาพ และประชาชนทั่วไปในการตรวจสุขภาพช่องปากและการดูแลตนเอง

          ผลการศึกษานี้สอดคล้องกับ SDG 3, SDG 9, SDG 10 และ SDG 11 โดยเน้นการเสริมสร้างสุขภาพและคุณภาพชีวิตของประชาชนไทย ผ่านการตรวจคัดกรองมะเร็งช่องปากและการรักษาในระยะแรก ครอบคลุมบริการสุขภาพในทุกระดับเพื่อลดการเสียชีวิตและภาระค่าใช้จ่ายด้านการรักษาพยาบาล (SDG 3) ขณะเดียวกันยังแสดงให้เห็นการประยุกต์ใช้นวัตกรรมและเทคโนโลยีเชิงวิเคราะห์ เช่น Simulation Model เป็นตัวอย่างของการวิจัยและพัฒนาที่นำเทคโนโลยีมาช่วยแก้ปัญหาสาธารณสุข (SDG 9) อีกทั้งยังช่วยลดความเหลื่อมล้ำ โดยทำให้ทุกกลุ่มประชากรสามารถเข้าถึงบริการคัดกรองได้อย่างเท่าเทียม ไม่ว่าจะเป็นด้านพื้นที่ เศรษฐกิจ หรือสถานะทางสังคม (SDG 10) และยังสร้างรากฐานระบบสุขภาพที่ยั่งยืน ด้วยการอาศัยพลังของอาสาสมัครสาธารณสุขประจำหมู่บ้าน (อสม.) และการมีส่วนร่วมของชุมชนในการเข้าถึงและติดตามดูแลสุขภาพของประชาชนอย่างต่อเนื่อง (SDG 11)

ภาพที่ 3 ตารางแสดงการวิเคราะห์ต้นทุุน-อรรถประโยชน์

       งานนี้เป็นการนำสไลม์มาใช้เป็นสื่อการสอนแบบผู้เรียนลงมือปฏิบัติ (Hands-on) เพื่อช่วยให้นักเรียนเข้าใจปรากฏการณ์น้ำขึ้นน้ำลง (Tidal phenomenon) ในส่วนที่เกิดจากแรงดึงดูดของดวงจันทร์ (Moon’s gravitational pull)  
        แม้ว่านักเรียนรู้ว่าปรากฏการณ์น้ำขึ้นน้ำลงเกิดจากแรงดึงดูดจากดวงจันทร์ (ดูภาพที่ 1) แต่นักเรียนส่วนใหญ่เข้าใจผิดว่าน้ำในมหาสมุทธเฉพาะด้านที่โลกหันเข้าหาดวงจันทร์เท่านั้นที่โป่งออก

          การเปิดโอกาสให้นักเรียนได้เรียนรู้ผลของแรงดึงดูดของดวงจันทร์ที่กระทำต่อน้ำในมหาสมุทธที่ห่อหุ้มโลกผ่านการออกแรงดึงสไลม์ด้วยมือทั้งสองข้างที่ออกแรงขนาดไม่เท่ากัน (ความเร็วของมือทั้งสองข้างไม่เท่ากัน) ดังภาพที่ 2ก ส่งผลให้สไลม์ยืดออกทั้งสองข้าง (ดูภาพที่ 2ข) ช่วยเสริมสร้างความเข้าใจของผู้เรียนเกี่ยวกับการโป่งออกของน้ำในมหาสมุทธที่อยู่ทั้งสองด้านของโลกที่เป็นผลจากแรงดึงดูดของดวงจันทร์ได้อย่างถูกต้อง

          กิจกรรมนี้สอดคล้องกับเป้าหมายการพัฒนาที่ยั่งยืน (SDGs) ข้อที่ 4 การศึกษาที่มีคุณภาพ (Quality Education) เพราะเปิดโอกาสให้นักเรียนได้เรียนรู้ผ่านการลงมือปฏิบัติจริง (Hands-on learning) ซึ่งช่วยให้นักเรียนเข้าใจแนวคิดที่ซับซ้อนได้ชัดเจนขึ้น ไม่ใช่เพียงการท่องจำเนื้อหาในตำราเรียน
         การใช้สไลม์เป็นสื่อการสอนทำให้การเรียนรู้มีความสนุก น่าสนใจ และเข้าถึงได้ง่าย โดยเฉพาะสำหรับเรื่องที่เป็นนามธรรมสูงอย่าง “แรงไทดัล” นอกจากนี้ยังช่วยส่งเสริมการคิดวิเคราะห์ การตั้งคำถาม และการเชื่อมโยงแนวคิดทางฟิสิกส์กับปรากฏการณ์จริงในธรรมชาติ สามารถเป็นตัวอย่างในการเรียนการสอนวิชา ILSE642 Physics Education และ ILSE 613/659 Innovations ของสถาบันนวัตกรรมการเรียนรู้
          สิ่งเหล่านี้สอดคล้องกับหลักการของ SDGs 4 ที่เน้นให้ผู้เรียนทุกคนได้รับการศึกษาที่มีคุณภาพ เท่าเทียม และส่งเสริมทักษะที่จำเป็นต่อการดำรงชีวิตและการเรียนรู้ตลอดชีวิต

        การศึกษานี้มุ่งเน้นการวิเคราะห์สมรรถนะทางอากาศพลศาสตร์ของกังหันลมแกนตั้ง (VAWTs) โดยใช้การจำลองเชิงพลศาสตร์ของไหลเชิงคำนวณ (CFD) ร่วมกับ เทคนิค transient dynamic mesh เพื่อจับพฤติกรรมของกระแสหมุนวนด้านข้าง (lateral vortices) และตัวเลขสโตรฮาล (Strouhal number) ที่มีบทบาทสำคัญต่อประสิทธิภาพการผลิตพลังงาน แต่ยังไม่ค่อยมีการศึกษาเชิงลึกมาก่อน วิธีวิจัย คือการใช้ซอฟต์แวร์ ANSYS Fluent ทำการจำลองสามมิติของกังหันลม 3 แบบ ได้แก่ 1. กังหันซาโวนิอุสแบบ 2 ใบพัด 2.กังหันซาโวนิอุสแบบเกลียว (Helical) และ 3.กังหันเกลียวที่ติด end plate 

        รูปที่ 1 ภาพนี้เป็น การตั้งค่าพื้นที่จำลอง (Simulation domain) สำหรับการวิเคราะห์การไหลของอากาศรอบกังหันลมด้วยโปรแกรม ANSYS Fluent โดยใช้วิธีการ Computational Fluid Dynamics (CFD) โดยกำหนดขอบเขตการไหลด้านซ้ายเป็น Inlet ซึ่งอากาศไหลเข้าสู่พื้นที่ด้วยความเร็วที่กำหนด และด้านขวาเป็น Outlet เพื่อให้อากาศไหลออกจากโดเมนอย่างอิสระ พื้นที่จำลองมีความยาวรวม 16 เมตร โดยเว้นระยะจากจุด Inlet ถึงกังหัน 4 เมตร (ประมาณ 8 เท่าของเส้นผ่านศูนย์กลางกังหัน) และจากกังหันถึง Outlet อีก 12 เมตร (24D) เพื่อให้การไหลพัฒนาเต็มที่และสามารถสังเกตการเกิด wake หรือกระแสปั่นป่วนด้านหลังได้อย่างชัดเจน นอกจากนี้ยังเว้นความกว้างและความสูงของโดเมน 2.5 เมตร (5D) เพื่อหลีกเลี่ยงผลกระทบจากผนังขอบเขต การตั้งค่าลักษณะนี้ช่วยให้การจำลอง CFD มีความถูกต้องและสะท้อนพฤติกรรมการไหลรอบกังหันได้ใกล้เคียงความเป็นจริงมากที่สุด

        รูปที่ 2 ผลการจำลองการไหลของอากาศ (CFD Simulation) รอบกังหันลมแกนตั้งแบบ Savonius โดยใช้โปรแกรม ANSYS Fluent ซึ่งนำเสนอทั้ง การกระจายความเร็ว (Velocity vectors) และ ค่าประสิทธิภาพการผลิตพลังงาน (Coefficient of Performance: CoP) ภาพด้านบนและด้านล่าง (a) และ (b) แสดงทิศทางการไหลของอากาศในช่วงที่กังหันสร้างแรงบิดสูงสุด (25.830 วินาที) และแรงบิดต่ำสุด (26.090 วินาที) ที่ความเร็วลมขาเข้า 11 m/s จะเห็นได้ว่ามีการเกิดกระแสหมุนวน (vortex) ขนาดใหญ่ด้านหลังใบพัด ส่งผลต่อการแปรผันของแรงบิดและสมรรถนะการผลิตพลังงาน ขณะที่กราฟด้านล่าง (Fig. 9) เปรียบเทียบค่า CoP ของกังหันแบบ 2 ใบพัดและแบบเกลียวในช่วงเวลา 0–30 วินาที พบว่ากังหันแบบ 2 ใบพัดมีค่า CoP ที่คงที่และสูงกว่า ขณะที่กังหันเกลียวมีการแกว่งตัวมากกว่า แสดงให้เห็นถึงความแตกต่างเชิงพลศาสตร์การไหลและประสิทธิภาพการแปลงพลังงานของกังหันแต่ละประเภท

        การจำลองพิจารณาความเร็วลมขาเข้าช่วง 5–14 m/s โดยใช้แบบจำลองความปั่นป่วน k-ω SST และ dynamic mesh เพื่อเก็บรายละเอียดการหมุนเวียนของกระแสอากาศและแรงยก-แรงต้านรอบใบพัด
        ผลการศึกษา ผลการวิจัยพบว่า กังหันลมแบบ 2 ใบพัดมีประสิทธิภาพสูงสุด สร้างแรงบิดได้ถึง 5.5 Nm และมีความเร็วปลายใบ 19.1 m/s ที่ความเร็วลม 11 m/s ซึ่งดีกว่ากังหันเกลียวที่ได้เพียง 2.5 Nm และ 13.3 m/s การติดตั้ง end plate บนกังหันเกลียวช่วยเพิ่มแรงบิดได้อีก 24.1% แสดงถึงความสำคัญของการปรับโครงสร้างใบพัด ส่วนค่า Strouhal number อยู่ที่ 0.05–0.130 สำหรับกังหัน 2 ใบพัด และ 0.040–0.070 สำหรับกังหันเกลียว โดยลดลงเหลือ 0.028–0.052 เมื่อมี end plate ช่วยควบคุมกระแสหมุนวนและเพิ่มเสถียรภาพ
        โดยสรุป การใช้ CFD กับ Transient dynamic mesh เป็นวิธีที่มีประสิทธิภาพในการวิเคราะห์การไหลรอบกังหัน VAWT และเป็นแนวทางสำคัญในการออกแบบกังหันรุ่นใหม่ที่ใช้พลังงานลมได้ดียิ่งขึ้น เหมาะกับการประยุกต์ในพื้นที่เมืองและชายฝั่ง เพื่อเพิ่มศักยภาพด้านพลังงานหมุนเวียนในอนาคต
        การประยุกต์ใช้ในการศึกษา: การบูรณาการ CFD และงานวิจัย VAWT ในสถาบันนวัตกรรมเรียนรู้ (IL) งานวิจัยนี้เป็นแพลตฟอร์มที่หลากหลายสำหรับการยกระดับการเรียนรู้ โดยเฉพาะอย่างยิ่งในหลักสูตรที่เน้น “เทคโนโลยีเกิดใหม่สำหรับการเรียนรู้” เช่น วิชา ILSE617 Emerging Technology for Learning สอนเกี่ยวกับ Simulation ที่สถาบันนวัตกรรมการเรียนรู้ โดยแสดงให้เห็นอย่างชัดเจนว่า Computational Fluid Dynamics (CFD) เป็นเครื่องมือการจำลองที่ทรงพลัง นักศึกษาในหลักสูตร ILSE617 สามารถทำความเข้าใจเชิงปฏิบัติได้ว่าแบบจำลองทางคณิตศาสตร์ที่ซับซ้อน (เช่น สมการต่อเนื่อง, โมเมนตัม, และความปั่นป่วน) ถูกแปลงเป็นข้อมูลภาพและเชิงปริมาณเพื่อแก้ไขปัญหาในโลกแห่งความเป็นจริงได้อย่างไร ซึ่งตอบสนองโดยตรงต่อแง่มุมของ “การจำลอง” ที่มีความสำคัญมากกว่าการสอนเชิงทฤษฎีทั่วไป
        การเชื่อมโยงกับเป้าหมายการพัฒนาที่ยั่งยืน (SDGs) งานวิจัยนี้มีส่วนช่วยโดยตรงต่อเป้าหมายการพัฒนาที่ยั่งยืนหลายประการของสหประชาชาติ (SDGs) ซึ่งตอกย้ำถึงผลกระทบในวงกว้างต่อสังคม และเป็นจุดเน้นในการขับเคลื่อนงานในปัจจุบัน:

• SDG 7 พลังงานสะอาดที่เข้าถึงได้และราคาไม่แพง: ด้วยการปรับปรุงการออกแบบและประสิทธิภาพของ VAWTs การศึกษานี้สนับสนุนโดยตรงเป้าหมายในการ เพิ่มสัดส่วนพลังงานหมุนเวียน
• SDG 9 อุตสาหกรรม นวัตกรรม และโครงสร้างพื้นฐาน: การใช้ แบบจำลอง CFD ขั้นสูงสำหรับการปรับประสิทธิภาพการออกแบบ และการพัฒนากังหันลมที่มีประสิทธิภาพมากขึ้น แสดงถึง นวัตกรรมในกระบวนการอุตสาหกรรมและการพัฒนาโครงสร้างพื้นฐาน
• SDG 11 เมืองและชุมชนที่ยั่งยืน VAWTs โดยเฉพาะแบบขนาดเล็ก เหมาะสำหรับการติดตั้งใน สภาพแวดล้อมในเมือง, ไมโครกริด, บนหลังคา และอาคารที่อยู่อาศัย งานวิจัยนี้มีส่วนช่วยในการพัฒนากังหันลมแนวตั้งที่มีประสิทธิภาพและเสถียร เพื่อสนับสนุนการผลิตไฟฟ้าแบบกระจายศูนย์
• SDG 13 การรับมือการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศ: ด้วยการเพิ่มประสิทธิภาพและความเป็นไปได้ของพลังงานลมในฐานะแหล่งพลังงานหมุนเวียน งานวิจัยนี้มีส่วนช่วยในการ ลดการปล่อยก๊าซเรือนกระจก จากการผลิตไฟฟ้า

อ้างอิง
Priyadumkol, J., Muangput, B., Namchanthra, S., Zin, T., Phengpom, T., Chookaew, W., Suvanjumrat, C., & Promtong, M.* (2025). CFD modelling of vertical-axis wind turbines using transient dynamic mesh towards lateral vortices capturing and Strouhal number. Energy Conversion and Management: X, 26, 101022. https://doi.org/10.1016/j.ecmx.2025.101022