Review Article เครื่องมือที่ใช้ในการ ...web1.dent.cmu.ac.th/cmdj/fulltext/fulltext_2560_38_1_441.pdf · 2017-06-14 · ััิิัเ¯²³

เครองมอทใชในการตรวจสอบลกษณะพนผวและรปรางของวสดส�าหรบงานวจยทางทนตกรรม

Equipments in Morphological Analysis for Dental Research

ธารนทร เพยงสข1, กษาปณ พเชฐโชต2, ชตกล เขอนแกว2, ณรนช กตตวนชนนท2, ปานไพลน แสงอทย2, ทวศกด ประสานสทธพร1, สมนา จตตเดชารกษ1 1ภาควชาทนตกรรมบรณะและปรทนตวทยา คณะทนตแพทยศาสตร มหาวทยาลยเชยงใหม

2นกศกษาหลงปรญญาแขนงวชาทนตกรรมบรณะ สาขาทนตแพทยศาสตรบณฑตTarin Piangsuk1, Kasarb Pichetshote2, Chutikul Khuankaew2, Neeranuch Kittiwinichnan2, Panpailin Sanguthai2,

Taweesak Prasansuttiporn1, Sumana Jittidecharaks1 1Department of Restorative Dentistry and Periodontology, Faculty of Dentistry, Chiang Mai University

2Postgraduate student (Restorative dentistry), Faculty of Dentistry, Chiang Mai University

ชม. ทนตสาร 2560; 38(1) : 13-28CM Dent J 2017; 38(1) : 13-28

บทคดยอ ในการทดสอบวสดทางทนตกรรมบรณะเพอใหได

ขอมลคณสมบตของวสด ตองอาศยเครองมอทใหความ

แมนย�าและมความเหมาะสมตรงกบวตถประสงคของ

การทดสอบ ในปจจบนพบวาเครองมอทใช ในการศกษา

ขอมลเกยวกบลกษณะรปราง ความเรยบ รวมถงขอมล

ของสารประกอบบรเวณพนผวของทนตวสดมการพฒนา

ไปมาก ท�าใหสามารถทดสอบลกษณะตางๆ ของวตถได

หลากหลายกวาในอดต ผท�าการทดลองควรมความเขาใจใน

คณสมบต วธการใชงาน ทราบถงขอด ขอเสยของเครองมอ

ทใชทดสอบและขอจ�ากดของเครองมอ จงจะสามารถเลอก

Abstract In dental material research, precise and reliable investigating machines are indispens-able. Morphological analysing tools have been developed to be able to detect variety of delicate details, for example smoothness and shape of tiny materials. This development has helped research personal to be able to attain much more information than in the past. As a consequence, researchers are required to understand capabilities, indications, advantages and disadvantages of the

Corresponding Author:

ธารนทร เพยงสขภาควชาทนตกรรมบรณะและปรทนตวทยา คณะทนตแพทยศาสตร มหาวทยาลยเชยงใหม 50200

Tarin PiangsukDepartment of Restorative Dentistry and Periodontology, Faculty of Dentistry, Chiang Mai University, 50200E-mail: [email protected]

บทความปรทศนReview Article

ชม. ทนตสาร ปท 38 ฉบบท 1 ม.ค.-เม.ย. 2560 CM Dent J Vol. 38 No. 1 January-April 201714

บทน�า ปจจบนเทคโนโลยในงานทนตกรรมไดมการพฒนาไป

อยางรวดเรว เกดการพฒนาการผลตทนตวสดใหมประสทธ-

ภาพทางคลนก และมทนตวสดถกคดคนออกมาใหมอยาง

ตอเนอง เปนเหตใหการวจยทดสอบวสดมความซบซอนมาก

ขน ดงนนการทดลองและทดสอบวสดจงมความจ�าเปนทจะ

ตองเลอกใชเครองมอในการทดลองทมความแมนย�า มความ

สามารถและประสทธภาพตอบสนองกบวสดทถกคดคนใหม

และค�าถามงานวจยได

การทดสอบคณสมบตของทนตวสดแบงเปน 2 กลม

ใหญคอ การทดสอบคณสมบตทางกายภาพและการทดสอบ

คณสมบตทางเคม สมบตทางกายภาพคอคณสมบตของสาร

ทสงเกตไดจากภายนอก ลกษณะทางกายภาพสามารถถก

ทดสอบไดโดยใชการทดสอบแรงเฉอน การทดสอบแรงดง

การทดสอบความแขงผวรวมถงการศกษาพนผวและรปราง

ของวสดเปนตน สมบตทางเคมจะมความเกยวของกบการ

มปฏสมพนธ หรอการเปลยนแปลงทางอเลคตรอนของวสด

เชน คณสมบตในการน�าไฟฟา คณสมบตการเปนแมเหลก(1,2)

การตรวจสอบพนผวและรปรางของวสดทางทนตกรรม

เปนการทดสอบหนงทสามารถบอกคณสมบตของวสดเหลา

นนได เชน การตรวจสอบความขรขระของพนผว ความหนา

ของชนสารยดตด และลกษณะของเรซนแทก (resin tag)(3,4) การทบทวนวรรณกรรมฉบบนมวตถประสงคเพอน�าเสนอ

ขอมลของเครองมอทใช ในการตรวจสอบคณสมบตทาง

กายภาพ ในสวนของลกษณะพนผวหรอรปรางของวสดและ

อปกรณทางทนตกรรมบรณะในแงของหลกการท�างาน การ

ใชงาน รวมถงขอดและขอจ�ากด

ใชเครองมอเพอทดสอบคณสมบตของทนตวสดและฟนได

อยางถกตองตามวตถประสงคของงานวจยทไดก�าหนดไว

ค�ำส�ำคญ: การตรวจสอบพนผว เครองมอตรวจสอบ วสด

ทนตกรรมบรณะ สมบตทางกายภาพ

instruments to achieve the objective of research.

Keywords: Morphological analysis, testing machine, dental restorative materials, physical properties

กำรตรวจสอบลกษณะทำงกำยภำพของวสดทำงทนตกรรม

ในการตรวจสอบพนผวและรปรางของทนตวสดนนตอง

อาศยภาพทมความละเอยดสง แตความสามารถในการมอง

เหนของตามนษยมจ�ากด ท�าใหการตรวจสอบพนผวและรป

รางของวสดตองอาศยเครองมอทมความละเอยดซบซอนมาก

ขน อปกรณทถกพฒนาเพอตรวจสอบลกษณะพนผวและรป

รางมดงน

1. กลองจลทรรศนแบบใชแสง (optical microscope) 2. กลองจลทรรศนอเลคตรอน (electron micro-scope) 3. กลองจลทรรศนแรงอะตอม (atomic force micro-scope) 4. ออพตคลโคฮเรนซโทโมกราฟ (Optical coherence tomography) การเลอกใชอปกรณเหลานในการท�าการทดสอบวสดทาง

ทนตกรรม ควรมการเลอกใหเหมาะสมตามวตถประสงคขน

ตนในการทดสอบเพอใหไดขอมลทพอเพยง และตองมการ

วเคราะหถงขอดขอเสยและความเหมาะสมของอปรณตางๆ

รวมดวย

กลองจลทรรศนแบบใชแสง

กลองจลทรรศนชนดนใชหลกการท�างานของแสงในชวง

ความยาวคลนทตามนษยมองเหนไดและเลนสในการขยาย

ภาพซงกลองจลทรรศนแตละชนดมลกษณะของแหลงก�าเนด

แสงและเลนสทตางกน(5)


1. กลองจลทรรศนเชงซอน (compound microscope) กลองจลทรรศนเชงซอน (รปท 1) ประกอบดวยเลนส

ใกลวตถและเลนส ใกลตา วตถจะถกวางบนระนาบโฟกส

(focal plane) และมแหลงก�าเนดแสงอยดานลางเมอแสง

ผานวตถและถกขยายภาพดวยเลนสใกลวตถจะเกดการสราง

ภาพจรงหวกลบทมขนาดเทาวตถ ต�าแหนงของภาพจรงจะ

ตกทหนาเลนสใกลตา ภาพทมองเหนจากกลองจลทรรศน

เปนภาพเสมอนทมขนาดใหญกวาวตถ ดงนนแสงจะผานวตถ

และใชหลกการสะทอนแสงของวตถท�าใหไดภาพเสมอนทม

ขนาดใหญ และมลกษณะหวกลบมการกลบดานซายดานขวา

รปท 2)

กลองจลทรรศนชนดนมจดเดนทสามารถใชงานไดงาย

รวมถงการเตรยมชนตวอยางไมยงยาก อยางไรกตามภาพ

ทเหนจะเปนภาพ 2 มตหวกลบท�าใหขาดรายละเอยดของ

ความตนลก นอกจากนยงมแสงนอกโฟกสรบกวน รวมถง

เกดปรากฏการณการเลยวเบนของคลน (diffraction effect) ท�าใหภาพทไดไมคมชด และไมสามารถขยายภาพไดเกน 1500

เทา

ปรากฏการณการเลยวเบนของคลนจะเกดขนเมอใช

กลองจลทรรศนชนดแสงตรวจสอบวตถทไมสมผสกน และ

มระยะหางนอยกวาครงหนงของความยาวแสง คอ 0.2

ไมโครเมตร เมอมองผานกลองจลทรรศนแลวภาพทเกดจาก

แสงทสะทอนออกมาท�าใหดเหมอนวาจด 2 จดนมการสมผส

กนท�าใหภาพไมชดเจนและจ�ากดก�าลงขยายของกลองในกลม

น (รปท 3)

รปท 2 แสดงหลกการท�างานของกลองจลทรรศนชนดเชงซอน Figure 2 Principle of compound microscope(Modified from Shaw PJ. Chapter 1 Introduction to optical mi-croscope for plant cell biology. Plant Cell Biology A Practical Approach. Oxford: Oxford university press; 2001: 1-33(5))

กลองจลทรรศนชนดนมก�าลงขยายทจ�ากด จงสามารถใช

ในการตรวจเซลลในลกษณะของภาพวงกวาง โดยไมสามารถ

ดองคประกอบภายในเซลลเพมเตมได และสามารถใชในการ

ตรวจสอบพนผวทถกทดสอบในลกษณะกด (indentation test) หรอการตรวจสอบความแขงผวของวสด (hardness test) อยางหยาบ นอกจากนยงใชตรวจสอบการรวซมของรอย

รปท 1 แสดงภาพกลองจลทรรศนเชงซอน Figure 1 Compound microscope(Modified from www.barska.com[URL of homepage on the in-ternet]. Pomona: Barska. Available from: HYPERLINK “http://www.barska.com/Microscopes-Monocular_Compound_Micro-scope_40x_100x_400x_w.html”http://www.barska.com/Micro-scopes-Monocular_Compound_Microscope_40x_100x_400x_w.html(6))

รปท 3 แสดงการเกดปรากฎการณการเลยวเบนของคลน Figure 3 Diffraction effect(Modified from cnx.org[URL of homepage on the internet].Houston.: Rice University; 1999-2017 Available from: HYPER-LINK “http://cnx.org/contents/9ANhisjh@5/Limits-of-Reso-lution-The-Rayle” http://cnx.org/contents/9ANhisjh@5/Lim-its-of-Resolution-The-Rayle(7))


ตอและบรเวณขอบของพนผวในระดบเบองตน หรอสามารถ

ตรวจดรอยราวรอยแตกบรเวณพนผวของวสดได(8) (รปท 4)

2.กลองจลทรรศนแบบใชแสงสเตอรโอ (stereo mi-croscope) เนองจากขอจ�ากดของกลองจลทรรศนเชงซอน ทไม

สามารถตรวจสอบความตนลกรวมถงลกษณะแบบ 3 มต

ได จงไดมการพฒนาหลกการของกลองจลทรรศนแบบใช

แสงสเตอรโอขน (รปท 5) โดยหลกการของกลองจลทรรศน

ชนดนคอ ใชแหลงก�าเนดแสงทอยเหนอตอชนตวอยางและ

ใชหลกการสะทอนของแสงจากวตถ จากนนจะมเลนสใกล

ตา 2 ชนทรบภาพในมมทตางกน ในการขยายภาพโดยการ

ใชกลองจลทรรศนชนดนสามารถมองดวยตา 2 ขางท�าให

สามารถตรวจชนตวอยางไดโดยไมตองท�าใหมความบางมาก

นก โดยกลองจลทรรศนชนดนมก�าลงขยายไมเกน 100 เทา

และใหภาพทเปนภาพเสมอนหวตงไมกลบซายขวา สามารถ

มองความตนลกของพนผวรวมถงการมองแบบ 3 มตได

เนองจากการม 2 เสนทางเดนแสง รวมถงมเลนสวตถและ

เลนสใกลตา 2 ชนทท�ามมตางกน ท�าใหสามารถมองเหนมม

ทตางกนในตาซายและตาขวาของผ ใช(9)(รปท 6)

พบวากลองจลทรรศนชนดนยงคงมขอจ�ากดเดยวกบ

กลองจลทรรศนเชงซอน คอมก�าลงขยายภาพไดเพยง 100

เทา ยงมปญหาของแสงนอกโฟกสและการเกดปรากฏการการ

เลยวเบนของคลน นอกจากนการตรวจสอบวตถทมความมด

หรอสามารถกระเจงแสงไดมากจะท�าใหภาพสะทอนออกมาผด

ปกตสงผลตอความคมชด

การใชงานของกลองจลทรรศนชนดนมกใชในการตรวจ

สอบเบองตนส�าหรบพนผวตางๆ เชนพนผวทถกทดสอบดวย

การกด การทดสอบความแขงผวของวสด ตรวจสอบการรว

ซมของรอยตอ รวมถงบรเวณขอบของวสดหลงการทดสอบ

วสดทางทนตกรรมเชน การทดสอบลกษณะความลมเหลวของ

รอยตอวสดรวมถงรอยแตกและรอยราวบรเวนพนผวของชน

ตวอยาง(3)โดยการทดลองของ Zhang และคณะในป 2015 ได

ใชกลองจลทรรศนชนดเสตอรโอท�าการตรวจสอบลกษณะการ

แตกหกของรอยตอเรซนคอมโพสท (resin composite) กบ

รปท 4 แสดงตวอยางภาพทพบจากกลองจลทรรศนชนดเชงซอนเพอใชดรอยราวของฟน

Figure 4 Crack line observed in compound microscope(From The Center For Special Dentistry[internet].Newyork. Available from: HYPERLINK “http://www.nycdentist.com/dental-photos/1523/Photos-Photomicrographs-dental-histolo-gy-pictures-SEM-microscope”http://www.nycdentist.com/den-tal-photos/1523/Photos-Photomicrographs-dental-histologyp-ictures-SEM-microscope with permission(8)) (Copyright 2016 NYCdentist.com)

รปท 6 แสดงหลกการท�างานของกลองจลทรรศนชนดเสตอรโอ

Figure 6 Principle of stereo microscope(Modified from Rosas H. chapter 6 Perception and Reality in Stereo Vision: Technological Applications Advances in Stereo Vision, Rijeka: Intech; 2011.(10))

รปท 5 แสดงภาพของกลองจลทรรศนชนดเสตอรโอFigure 5 Stereo microscope


เนอฟนรวมถงตรวจสอบรอยแตกระหวางเนอฟนในการท�าการ

ทดสอบการตานตอการแตกหกของฟนทไดรบการบรณะดวย

เดอยฟนส�าเรจรปชนดไฟเบอร (fiber post)(11)

3.กลองจลทรรศนแบบใชแสงโพลำไรซ (polarising Microscope)

ใชแสงโพลาไรซ (รปท 7)

หลกการของกลองจลทรรศนชนดนคอการใชแสงโพ-

ลาไรซเปนแหลงก�าเนด โดยใชแผนกรองกรองแสงปกตซงม

แนวคลนในทกทศทางใหเหลอเพยงทศทางทเราก�าหนด จาก

นนจะมแผนกรองตวท 2 เรยกวาอะนาไลเซอร (analyzer) ซง

หากวางตงฉากกบตวท 1 จะท�าใหแสงทผานมาไมสามารถผาน

ออกไปไดอก ดงนนแสงทสะทอนจากชนตวอยางจะถกบนทก

ไวในตวอะนาไลเซอร (รปท 8)

เนองจากคลนแสงทใช ในการตรวจสอบดวยกลอง

จลทรรศนชนดนจะถกก�าหนดดวยตวกรอง ภาพทเกดขนจง

เปนภาพทมความเปรยบตางของภาพ (contrast) ทดท�าให

สามารถตรวจสอบองคประกอบทตองการของชนตวอยางได

ละเอยดขน(14)

อยางไรกตามพบวาการทดสอบดวยกลองจลทรรศน

ชนดนมขอจ�ากดคอชนตวอยางตองมคณสมบตไบรฟรนเจนซ

(birefringence specimen) ซงเปนวตถทสามารถหกเหแสง

ไดสองทศทางเนองจากมผลก มคาดชนหกเห 2 คาเนองจาก

แสงเคลอนทดวยความเรวไมเทากนในแตละทศทาง ท�าให

เมอใชแสงปกตสองผานวตถเหลานแสงทออกมาจะเปนแสง

โพลาไรซ ตวอยางของวตถเหลาน ไดแก เคลอบฟน แร

แคลไซท (calcite) นอกจากนยงมขอจ�ากดเชนเดยวกบ

กลองจลทรรศนทใชแสงชนดอนคอ เกดปรากฏการณการ

เลยวเบนของคลน สามารถขยายภาพได 1500 เทา และยง

คงมแสงนอกโฟกสทมผลตอความคมชดของภาพ

เนองจากกลองจลทรรศนชนดนมความสามารถในการ

กรองและตรวจสอบการหกเหแสง จงสามารถใชในการตรวจ

สอบคา ไบรฟรนเจนซของชนเคลอบฟน รวมทงการตรวจ

สอบฟนผทมการหกเหแสงทเปลยนไปจากองคประกอบของ

ฟนธรรมดา (รปท 9) การดเนอเยอคอลลาเจนทตองการแยก

จากองคประกอบอนใหเหนอยางชดเจนและศกษาลกษณะ

ความลมเหลวระหวางวสด หลงการทดสอบทางกายภาพ(15)

จากการศกษาของ Medeiros และคณะในป 2012 พบวาคา

ไบรฟรนเจนซของชนเคลอบฟนจะเปลยนไปเมอชนเคลอบฟน

นนมการสญเสยแรธาต และการใชกลองจลทรรศนชนด

โพลาไรซในการตรวจสอบฟนผในงานวจยตองมการเตรยม

ชนตวอยางทถกตองกอนตรวจสอบโดยใชการจมชนตวอยาง

ลงในสารละลายทมคาดชนหกเห (refractive index) ตางๆ

เปนระยะเวลาหนงกอนน�าชนตวอยางไปทดสอบ(16)

รปท 8 แสดงหลกการท�างานของกลองจลทรรศนชนดโพลาไรซFigure 8 Principle of polarising microscope(Modified from www.olympusmicro.com [URL of homepage on the internet]. New York: Olympus America Inc. Availble from: HYPERLINK“http://www.olympusmicro.com/primer/lightand-color/birefringence.html”http://www.olympusmicro.com/primer/lightandcolor/birefringence.html(13))

รปท 7 แสดงภาพกลองจลทรรศนชนดโพลาไรซFigure 7 Polarising microscope(Modified from www.meijitechno.com[URL of homepage on the internet].Saitama: Meiji Techno Co., Ltd. Available from: HY-PERLINK “http://meijitechno.com/meiji_old/ml9700.htm”http://meijitechno.com/meiji_old/ml9700.htm(12))

เนองจากกลองจลทรรศนชนดสเตอรโอไมสามารถ

จ�าแนกองคประกอบของทนตวสดไดในการทดลองทตองการ

ความละเอยดทมากขน เชน เมอตองการตรวจสอบชนของ

เคลอบฟนทมการสญเสยแรธาต ท�าใหตองมการพฒนา

กลองจลทรรศนทมศกยภาพทดขนคอกลองจลทรรศนแบบ


ในการทดสอบทตองการเลอกชนของพนผวหรอภาพ 3

มต สามารถใชกลองจลทรรศนชนดนไดเนองจากคณสมบต

ของแหลงก�าเนดแสงทมขนาดเลกและภาพทไดจะมความคม

ชดกวากลองจลทรรศนใชแสงชนดอนๆ เนองจากไมมแสง

นอกโฟกส นอกจากนยงสามารถใช ในสงมชวตไดเนองจาก

ไมตองมการตดชนตวอยางใหไดความบาง(20)

ขอจ�ากดทพบจากการใชงานกลองจลทรรศนชนดนคอ

การทแสงเลเซอรวงเปนทางตรงท�าใหบางพนผวทอยใตสวน

คอดไมไดรบแสงท�าใหภาพทไดมความผดพลาด (รปท 12)

รวมถงการใชงานทยากและราคาแพง ไมสามารถลดขอจ�ากด

ทเกดจากปรากฏการณการเลยวเบนของคลนและก�าลงขยาย

ไมเกน 1500 เทา(21)

เนองจากความสามารถในการระบความลกและการ

เลอกระนาบโฟกสได ท�าใหมการใชงานการตรวจวดความ

หนาของสารยดตดและการเกดชนไฮบรด (hybrid layer) โดยมการศกษาของ Bitter และคณะในป 2014 ไดท�าการ

ศกษาความหนาชนไฮบรดทเกดขนระหวางเนอฟนกบสารยด

ตด 2 ชนดในการยดเดอยฟนส�าเรจรป 4 ชนด(4) รวมถง

สามารถใชในการตรวจการอดฝงทอเนอฟนของยาสฟน เชน

ในการศกษาของ Lavender และคณะในป 2010(21)

4.กลองจลทรรศนแบบคอนโฟคอลชนดทใชเลเซอรใน

กำรสแกน(confocal laser scanning microscope) เนองจากกลองจลทรรศนแบบแสงชนดอนๆ ยงไม

สามารถปองกนแสงนอกโฟกส จงไดมการพฒนากลอง

จลทรรศนแบบคอนโฟคอลชนดทใชเลเซอรในการสแกนขน

(รปท 10) โดยอาศยหลกการท�างานของเลเซอรเปนการให

แสงทเปนแบบจดและมรรบแสงทมขนาดเลกมากสามารถ

ก�าจดแสงนอกโฟกส (รปท 11) สงผลใหมความคมชดของ

ภาพมากขนกวากลองจลทรรศนใชแสงอนๆ นอกจากนยง

สามารถเลอกระนาบโฟกสทเฉพาะเจาะจงไดเนองจากมล�าแสง

ขนาดเลก ท�าใหเวลาสแกนภาพจะสามารถตรวจสอบความลก

ของพนผวรวมถงสรางภาพ 3 มตได

รปท 10 แสดงภาพของกลองจลทรรศนแบบคอนโฟคอลชนดทใชเลเซอรในการสแกน

Figure 10 Confocal laser scanning microscope(Modified from www.nikoninstruments.com.[Internet] Mel-ville: Nikon Instruments Inc. Available from: HYPERLINK “https://www.nikoninstruments.com/Products/Confocal-Mi-croscopes”https://www.nikoninstruments.com/Products/Con-focal-Microscopes(18))

รปท 9 แสดงตวอยางภาพฟนผทพบจากกลองจลทรรศนโพลาไรซFigure 9 Dental caries observed in polarising microscope (from Jensen ME. An Update on Demineralization/Remineraliza-tion. Crest® Oral-B® at dentalcare.com Continuing Education Course. [Monograph on the Internet]; 2010. [cited 2010 Jun 24]. Available from: “http://www.dentalcare.co.uk/media/en_GB/education/ce73/ce73.pdf”http://www.dentalcare.co.uk/media/en_GB/education/ce73/ce73.pdf with permission(17))

รปท 11 แสดงหลกการท�างานของกลองจลทรรศนแบบคอนโฟคอลชนดทใชเลเซอรในการสแกน

Figure 11 Principle of confocal laser scanning microscope(Modified from www.olympusmicro.com [URL of homepage on the internet]. New York: Olympus America Inc. Availble from: HYPERLINK”http://www.olympusmicro.com/primer/techniques/confocal/confocalintro.html”http://www.olympusmicro.com/primer/techniques/confocal/confocalintro.html(19))


กลองจลทรรศนอเลคตรอน (electron microscope) เนองจากขอจ�ากดของกลองจลทรรศนชนดแสงในเรอง

ของก�าลงขยายและความคมชดของภาพ จงมการพฒนา

เครองมอใหมก�าลงขยายทมากขนโดยใชล�าอเลคตรอนทม

ความยาวคลนสนกวาแสงทมองเหนเปนแหลงก�าเนดพลงงาน

ท�าใหภาพทไดมความคมชดและไดรายละเอยดมากกวากลอง

จลทรรศนแบบแสง รวมถงมการใชเลนสอเลคโตรแมกเนตก

(electromagnetic) ในการขยายภาพท�าใหไดภาพทมก�าลง

ขยายสงขน

1. กลองจลทรรศนอเลคตรอนสองกราด (SEM; scan-ning electron microscope) ล�าอเลคตรอนจะถกปลอยออกมาผานแหลงก�าเนด

อนภาคอเลคตรอน และเมอกระทบกบพนผวของชนตวอยาง

จะมอเลคตรอนทงสวนทผานทะลออกไปและสวนทมการ

สะทอนกลบมา ซงหลกการของกลองจลทรรศนอเลคตรอน

สองกราด (รปท 13) นนจะใชอเลคตรอนสวนทสะทอนกลบ

มายงอปกรณตรวจจบ (detector) ทอยฝงเดยวกบเครอง

ก�าเนดอเลคตรอนในการสรางภาพ (รปท 14) โดยสญญาณ

ทเกดจากการท�าปฏกรยาระหวางอเลคตรอนกบชนตวอยาง

สามารถน�ามาวเคราะห ใหไดขอมลแตกตางแงมม(23,24)

กลองจลทรรศนชนดนมความนยมในงานวจยทางทนตกรรม

มาก สามารถใชในการตรวจสอบการเกดคราบจลนทรยหรอ

การรวซมของแบคทเรยในคลองรากฟนหรอการตรวจสอบพน

รปท 12-1 แสดงลกษณะของพนผวทมความคอดท�าใหภาพทไดมความผดพลาด

Figure 12-1 Undercut area can result in picture distortionรปท 12-2 แสดงลกษณะของพนผวทพบจากกลอง จลทรรศน

ทไมสามารถแสดงความคอดของวตถFigure 12-2 Microscope can not detect undercut area

รปท 12-1

Figure 12-1รปท 12-2

Figure 12-2

รปท 13 แสดงภาพกลองจลทรรศนชนดอเลคตรอนสองกราดFigure 13 Scanning electron microscope(Modified from www.jeol.co.jp[URL of homepage on the Internet] Tokyo: JEOL Ltd.;1996-2017. Available from: HYPERLINK “http://www.jeol.co.jp/en/science/sem.html”http://www.jeol.co.jp/en/science/sem.html(22))

ผวไทเทเนยมบนรากเทยม(25)

เนองจากกลองจลทรรศนอเลคตรอนสองกราดอาศยล�า

อเลคตรอนในการสรางภาพ จงตองมการเตรยมชนงานแบบ

พเศษยงยากและซบซอนกวากลองจลทรรศนแบบใชแสง จง

อธบายเพมเตมโดยสงเขปดงน

ในการน�าชนตวอยางมาสองดวยกลองจลทรรศนอเลค-

ตรอนสองกราดจะตองผานขนตอนการเตรยมชนงานดวย

วธการพเศษหลก 3 ขนตอน คอการคงสภาพชนตวอยาง

(fixation) การก�าจดน�า (dehydration) การเคลอบพนผว

ของชนงาน (coating)

กำรคงสภำพชนงำน(fixation) วตถประสงคของการคงสภาพชนตวอยางท�าขนเพอ

รกษารปรางและรายละเอยดของสงทตองการศกษาใหเหมอน

จรงทสด เนองจากเมอมการดงน�าออกจะท�าใหเกดการเปลยน

สภาพของชนตวอยางจงตองท�าการคงสภาพชนงานใหเหมอน

สภาพกอนการสญเสยน�า โดยใชสารกลตาราลดไฮด (glutar-aldehyde) และออสเมยมเททรอกไซด (osmium tetrox-ide) โดยสารทนยมมากทสดคอกลตาราลดไฮด

อยางไรกตามล�าดบในการเตรยมชนงานในขนตอนคง

สภาพกบดงน�านนขนอยกบคณสมบตของชนตวอยางและ

ขอมลทตองการศกษา เชน หากตองการศกษาโครงสรางของ

แมลงวนจะตองท�าการคงสภาพชนตวอยางกอนดงน�าเพอคง


รปท 14 แสดงหลกการของกลองจลทรรศนอเลคตรอนแบบสองกราด

Figure 14 Principle of scanning electron microscope(Modified from www.ammrf.org.au [URL of homepage on the internet]. Sydney: Australian Centre for Microscopy & Micro-analysis. Available from: HYPERLINK “http://www.ammrf.org.au/myscope/sem/practice/principles/layout.php”http://www.ammrf.org.au/myscope/sem/practice/principles/layout.php(26))

รปท 15 แสดงขนตอนการท�าซเรยลดไฮเดรชนFigure 15 Serial dehydration

สภาพให สมบรณทสด แตหากตองการศกษารอยตอระหวาง

เรซนกบเนอฟนสามารถท�าการดงน�ากอนได เนองจากสวน

เนอฟนไดถกคงสภาพไวดวยเรซนแลว การท�าการดงน�ากอน

จงไมมผลตอโครงสรางของเนอฟน

กำรดงน�ำออกจำกชนตวอยำง(dehydration) หลงจากทท�าการคงสภาพชนตวอยางจะตองน�าชน

ตวอยางมาก�าจดโมเลกลน�าออก เนองจากโมเลกลของ

น�าจะรบกวนการสรางภาพท�าใหไดภาพทไมชด ดงนนจง

ตองก�าจดน�าทตกคางในชนงานทตองการทดลอง โดยการ

ดงน�าสามารถท�าไดสองวธคอซเรยลดไฮเดรชน (serial dehydration) กบครตคอลพอยทไดรเออร (critical point dryer)

ซเรยลดไฮเดรชน

เปนวธการก�าจดน�าดวยสารเคมเชน แอลกอฮอล (alco-hol) หรออะซโตน (acetone) โดยวธการท�าคอน�าตวอยางแช

ในสารเคมเหลาน โดยเรมจากความเขมขนต�าไปหาความเขม

ขนทสงขน ซงวธการนมกท�าใหเกดการหดตวของชนตวอยาง

เนองจากท�าใหเกดพลาสโมไลซส (plasmolysis) รวมถง

สวนประกอบของชนตวอยางบางชนดทสามารถละลายใน

แอลกอฮอลหรออะซโตน (รปท 15)

ครตคอลพอยทไดรเออร

วธก�าจดน�าอกวธคอการใชเครองครตคอลพอยทไดร-

เออร โดยเปนระบบการก�าจดน�าออกจากชนตวอยางซงจะ

ท�าการแทนทน�าดวยคารบอนไดออกไซดเหลว (liquid car-bon dioxide) ทมจดวกฤตของการเปลยนวฏภาค (critical point) ท 31 องศาเซลเซยส ซงเมอคารบอนไดออกไซดเหลว

เจอกบอณภมวกฤตจะเปลยนสถานะเปนกาซ และระเหยออก

จากชนงานจนหมดท�าใหชนตวอยางมการหดตวนอยกวา เกด

ความเสยหายนอยกวาวธซเรยลดไฮเดรชนแตตองใชเครองมอ

เฉพาะ

กำรเคลอบผวของชนตวอยำง (coating) ขนตอนสดทายคอการเคลอบผวชนตวอยางดวยเครอง

เคลอบสปตเตอร (sputter coater module) เพอเพมความ

สามารถในการสะทอนอเลคตรอน โดยทความหนาของสาร

เคลอบผวจะขนอยกบลกษณะขอมลทตองการศกษา เชน หาก

ตองการศกษาโครงสรางโดยรวมจะตองท�าการเคลอบสารให

หนากวากรณทตองการศกษาสวนประกอบทเฉพาะเจาะจงม

ความละเอยดมากกวา

สารทน�ามาเคลอบผวนนจะขนอยกบขอมลทตองการ

ศกษา เชน การวเคราะหปรมาณธาตมกจะใชสารเคลอบผว

ชนดคารบอน แตกรณทตองการศกษาลกษณะทางกายภาพ

ซงตองการภาพทมความคมชดสงมกจะใชสารเคลอบชนด

โลหะ นอกจากนความหนาของสารเคลอบผวมผลตอภาพท

ออกมา เชน การเคลอบทองทบางเกนไปจะท�าใหไดภาพทม

รายละเอยดทไมชดเจนทงภาพเนองจากท�าใหความเปรยบตาง

ของภาพสงเกนไป (25,26)

กลองจลทรรศนอเลคตรอนใหความละเอยดของชน

ตวอยางไดมากเนองจากก�าลงขยายทสงถง 50-10000 เทา(27)

และการแยกความละเอยดของภาพทระดบ 50-100 นาโน-

เมตร โดยทการควบคมใชงานงายสามารถน�าขอมลไป


วเคราะหไดเรวหากสรางเปนไฟลดจตอล อยางไรกตาม

เนองจากเปนการตรวจดบรเวณพนผวของชนตวอยางเทานน

จงท�าใหการใชงานจะจ�ากดอยทบรเวณพนผว เชน การตรวจ

ดชนเสมยร (smear layer) หรอการดรเปดของทอเนอฟน(21)

เครองมอวเครำะหธำตและสำรประกอบ(energy dis-persive spectroscopy on the SEM) นอกจากการตรวจสอบพนผวกลองจลทรรศนชนดน

ยงสามารถวเคราะหขอมลปรมาณธาตเชงสมพทธทแสดง

ถงองคประกอบทางเคมของชนตวอยางได โดยใชอปกรณ

ตรวจจบในการตรวจจบรงสเอกซ (x-ray) ซงมลกษณะ

เฉพาะแตกตางกนไปในธาตตางชนดกน แลวน�ามาวเคราะห

เปนสเปกตรมของพลงงานของธาตแตละชนดใหเปนขอมลท

แสดงถงปรมาณสดสวนของธาตพนฐานของชนตวอยางนนๆ

โดยขอมลจะถกน�ามาวเคราะหและแปลผลออกมาเปนกราฟ

ซงแสดงปรมาณธาตเชงสมพทธของธาตพนฐานบนพนผวท

ตองการศกษา(29,30)

ในงานวจยทางทนตกรรมทตองมการวเคราะหสวน

ประกอบทางเคมของชนตวอยาง ทงการวเคราะหปรมาณ

หรอปรมาณเชงสมพทธของธาตการใชกลอง จลทรรศนชนด

นชวยวเคราะหจะท�าใหไดผลทรวดเรว แตยงมขอจ�ากดคอ

ไมสามารถตรวจจบธาตทมเลขอะตอมต�ากวาธาตโซเดยมได

รวมถงการซอนทบกนของเสปกตรมของพลงงานทใกลเคยง

กนอาจท�าใหคาทไดไมถกตอง(31)

2. กลองจลทรรศนอเลคตรอนแบบสองผาน (TEM;-transmission electron microscope) การตรวจสอบองคประกอบภายในของชนตวอยางนน ไม

สามารถท�าไดผานกลองจลทรรศนอเลคตรอนแบบสองกราด

จงมการผลตกลองจลทรรศนอเลคตรอนแบบสองผานขน

โดยกลองจลทรรศนชนดนใชการเตรยมตวอยางแบบพเศษ

เพอใหตวอยางบางและใชล�าอนภาคอเลคตรอนสองผาน (รป

ท 16) เมอล�าอเลคตรอนสองผานจะมตวรบอยตรงขามกบ

แหลงก�าเนดอเลคตรอนเพอใหเหนองคประกอบภายใน ซง

รายละเอยดของภาพจะขนกบความการสะทอนและกระเจง

ล�าอเลคตรอนของชนตวอยาง โดยต�าแหนงทอเลคตรอนไม

สามารถผานไดจะปรากฏเปนสด�า และบรเวณทอเลคตรอน

ผานไดจะเปนสขาว เชน เยอหมเซลล ผนงเซลล เปนตน

ซงลกษณะของภาพนช วยแกไขขอจ�ากดของกลองจล-

ทรรศนอเลคตรอนสองกราดทสามารถศกษาไดเฉพาะบรเวณ

พนผวของชนตวอยางเทานนโดยกลองจลทรรศนอเลคตรอน

แบบสองผานสามารถใหก�าลงขยายและรายละเอยดไดคลาย

กบกลองจลทรรศนอเลคตรอนแบบสองกราด แตแตกตาง

กนเพยงล�าอเลคตรอนสามารถทะลผานชนตวอยางได ใหราย

ละเอยดสงทสดทประมาณ 0.1 นาโนเมตร(33)

ควำมแตกตำงของกลองจลทรรศนอเลคตรอนแบบสอง

กรำดกบสองผำน

หลกการท�างานของกลองจลทรรศนอเลคตรอนแบบสอง

กราดจะตรวจจบอเลคตรอนทกระเจงหรอสะทอนมาจากผว

ของชนตวอยาง ตวรบทตรวจจบอเลคตรอนจงอยดานเดยว

กบแหลงก�าเนดอเลคตรอน ซงการสะทอนนท�าใหไดภาพ

ของพนผวตรงขามกบกลองจลทรรศนอเลคตรอนแบบสอง

ผาน ทจะตรวจวดอเลคตรอนทผานชนตวอยางออกมาท�าให

แสดงลกษณะและองคประกอบภายในของชนตวอยาง อยางไร

กตามกลองจลทรรศนอเลคตรอนทงสองแบบสามารถใหก�าลง

ขยายและรายละเอยดไดสงกวากลองจลทรรศนแบบแสง

(รปท 17)

รปท 16 แสดงหลกการท�างานของกลองจลทรรศนอเลคตรอนแบบสองผาน

Figure 16 Transmission electron microscope(Modified from www.hk-phy.org [URL of homepage on the inter-net]. Hongkong: Department of Physics, The Chinese University of Hong Kong. Availble from: HYPERLINK “http://www.hk-phy.org/atomic_world/tem/tem02_e.html”http://www.hk-phy.org/atomic_world/tem/tem02_e.html(32))


กำรเตรยมชนตวอยำงส�ำหรบกลองจลทรรศนอเลค-

ตรอนแบบสองผำน

การเตรยมชนตวอยางจะตองมการตดเตรยมชนตวอยาง

(sections of embedded material) ซงจะมการเตรยม

ตวอยางโดยการคงสภาพและดงน�าออกจากตวอยางเหมอน

กบการเตรยมตวอยางส�าหรบกลองจลทรรศนอเลคตรอน

แบบสองกราด แตตางกนทจะมการน�าชนตวอยางไปใสใน

แบบพมพทมอพอกซเรซนซงจะแขงตวหลงจากทงไว จาก

นนแทงอพอกซทมชนตวอยางฝงอยจะถกน�ามาตดแตงใหได

รปรางเหมอนกบชนตวอยาง เมอท�าการตดแตงเสรจจะตอง

ท�าใหชนตวอยางมความบางชนละ 50-100 นาโนเมตรเพอ

ให ล�าอเลคตรอนผานได เครองตดจะมใบมดทใชตด 2 แบบ

ไดแก ใบมดเพชร ทมกใชตดตวอยางทไมแขงมาก เชน เนอ

ฟน และใบมดเลเซอรทสามารถใชตดตวอยางไดทกชนดแต

ราคาคาตดตอชนสงมาก จากนนชนตวอยางจะถกยอมดวย

โลหะหนก เชน ยเรเนยม ตะกว ทสามารถกระเจงอเลคตรอน

ไดดและชวยปรบความเปรยบตางของภาพทออกมากอนน�าไป

ศกษาตอ(34)

จดเดนของกลองจลทรรศนชนดนคอภาพทมรายละเอยด

และก�าลงขยายสงถง 620,000 เทา สามารถแยกสองต�าแหนง

ทหางจากกนไดมากกวา 1 นาโนเมตร และสามารถใหราย

ละเอยดภายในรวมถงโครงสรางผลกของชนตวอยางทศกษา

ซงจะท�าใหไดขอมลถงความสมมาตรและการเรยงตวของ

วสดได ดงนนจงมการใช ในการตรวจสอบลกษณะความลม

เหลวของสารยดตดอยางละเอยดได ดงเชนในงานวจยของ

Hashimoto และคณะในป 2003(35) รวมถงการดเซลลหรอ

รปท 17 แสดงหลกการท�างานทแตกตางกนของกลองจลทรรศน-

อเลคตรอนแบบสองผานกบแบบสองกราดFigure 17 Difference between SEM and TEM

เสนใยคอลลาเจนในการศกษาของ Basinis และคณะในป

2016(36)

อยางไรกตามการประมวลผลภาพทได จากกลอง

จลทรรศนอเลคตรอนแบบสองผานจะเปนลกษณะภาพ 2 มต

ซงไมมขอมลในความลก รวมถงล�าอเลคตรอนอาจกอให

เกดความเสยหายตอชนตวอยางทน�ามาศกษาได เนองจาก

ความรอนและกระบวนการไอออไนเซชนเรดโอไลซส (ioni- zation radiolysis) โดยเฉพาะตวอยางจ�าพวกพอลเมอร

และเซรามกส ขอดอยอกประการคอการเตรยมชนตวอยางม

กระบวนการทคอนขางยงยาก ตองมความบางนอยกวา 100

นาโนเมตร และกลองจลทรรศนอเลคตรอนแบบสองผานตอง

ท�างานในภาวะสญญากาศท�าใหไมสามารถศกษาชนตวอยาง

ทมชวตได(34)

กลองจลทรรศนแรงอะตอม (atomic force micro-scope) ในปจจบนความสามารถในการขยายภาพของกลอง

จลทรรศนอเลคตรอนท 620,000 เทานน(33) พบวาความ

ละเอยดไมเพยงพอในการศกษารายละเอยดของพนผวระดบ

นาโนเมตรได จงท�าใหมการพฒนากลองจลทรรศนแรงอะตอม

ซงมก�าลงขยายสงขนและสามารถบอกความตนลกของพนผว

ได โดยอาศยหลกการของการท�าใหเกดภาพของผววสดโดย

การวดแรงกระท�าระหวางผววสดกบตวตรวจวดทท�าจากเขม

ขนาดเลกใชเคลอนไปตามบรเวณตางๆ ของพนผววสด โดย

ตวเขมตรวจวดจะถกควบคมโดยเครองสแกนพเอโซอเลกทรก

(piezoelectric scanner) ซงสภาพผวทแตกตางกนไปจะกอ

ใหเกดการเปลยนแปลงกบระดบเขมตรวจแตกตางกน ตวคาน

ทมเขมเกาะตดจะมการโคงงอเกดขน ซงถกตรวจวดโดยตวรบ

ภาพ (photo detector) ท�าใหไดภาพออกมาสอดคลองกบ

สภาพพนผวในแตละบรเวณทเขมวงผาน การโคงงอของคาน

ทมเขมเกาะอยนนเกดขนเมอมแรงกระท�าระหวางอะตอม ซง

จะเปนแรงดงดดหรอแรงผลกขนอยกบระยะหางระหวางเขม

ปลายแหลม ดงนนภาพทสรางออกมาจะเปนภาพเสมอนท

สรางจากการขยบขนลงของคาน(37) (รปท 18)

โดยทวไปปลายของเขมจะถกสรางจากซลกอน (silicon) แตสามารถใชแกวโบโรซลเกตและซลคอนไนเตรตทดแทน

โดยบรเวณปลายของเขมจะถกเคลอบไวดวยสารเพอใช ใน

วตถประสงคทตางกนเชน ทอง ใชเพอตรวจสอบพนธะโค


วาเลนตของโมเลกลชวะและตรวจสอบปฏสมพนธกบพนผว

เพชร ใชเพมการคงทนตอความสก และแมเหลก ใชเพอตรวจ

สอบคณสมบตในการเปนแมเหลกของพนผว

ในการทดสอบดวยกลองจลทรรศนแรงอะตอมจะ

สามารถศกษาไดอยางนอย 3 รปแบบทส�าคญคอ

- มการสมผส (contact mode) - ไมมการสมผส (non contact mode) - การตรวจแบบแตะ (tapping mode)(39)

กำรทดสอบกลองจลทรรศนแรงอะตอมแบบมกำรสมผส

เปนการวดรปทรงของสภาพผวชนงาน (topography) โดยการขยบใหเขมไถล (slide) ไปบนผวงานซงจะท�าใหเกด

แรงผลกขนเนองจากเขมกบผวงานจะอยใกลกนประมาณ 1-2

องสตรอม (angstrom) แรงผลกดงกลาวนจะเปลยนแปลงไป

ตามรปทรงของผวงานท�าใหมการโคงงอของคาน และขนาด

ของการเปลยนแปลงสอดคลองเปนไปตามลกษณะรปทรง

ของผวงาน

ขอเสยของการทดสอบแบบมการสมผสคอการลากเขม

ตรวจวดเคลอนทไถลขามไปยงบรเวณตางๆ บนผวงานจะ

ท�าใหเกดต�าหนและความเสยหายแกผวงาน(40)

กำรทดสอบกลองจลทรรศนแรงอะตอมแบบไมมกำร

สมผส

เนองจากขอเสยของการสมผสพนผวจงได มการ

พฒนาเทคนคแบบไมสมผสขน โดยปลายเขมจะถกยกขน

มาใหมระยะหางเหนอผวงานสงมากขนคอประมาณ 10-

100 องสตรอม จงไมมปญหาเรองการท�าลายผวของชน

ตวอยาง โดยในกรณนแรงกระท�าระหวางตวคานกบพนผวจะ

เปนลกษณะแรงดงดดซงจะเปลยนแปลงไปตามรปทรงของ

สภาพผวชนตวอยาง เชนเดยวกนแรงดงดดประเภทแรงแวน

เดอรวาลส (van der waals) ทเกดขนระหวางปลายเขมกบ

พนผว ในกรณนจะเปนแรงทออนกวาเมอเทยบกบแรงผลกท

เกดขนในกรณทมการสมผสปกตอยทประมาณ 10-12 นวตน

ดงนนสญญาณการเปลยนแปลงจงอาจจะไว (sensitive) ตอ

สงแปลกปลอมทอยบนผวงาน เชน หยดน�าทเกาะอยบนผว

ท�าใหไดภาพทผดไป(39) (รปท 19)

กำรทดสอบกลองจลทรรศนแรงอะตอมแบบแตะ

เปนเทคนคทรวมเอาลกษณะของการวดทงในแบบทม

และไมมการสมผสเขาดวยกน กลาวคอยงคงใหมการสมผส

กนระหวางเขมกบผวงานในระยะทใกลกนมากเหมอนกบกรณ

ทมการสมผสเพอใหเกดภาพทชดเจน ในขณะเดยวกนกยงม

การสนหรอขยบเขมปลายแหลมใหเคลอนทขนลงไปพรอม

กบการเคลอนทสแกนไปยงบรเวณผวงาน ท�าใหไมเกดการ

เปลยนแปลงของพนผวหลงการทดสอบ(40)

รปท 18 แสดงหลกการท�างานของกลองจลทรรศนแรงอะตอมFigure 18 Principle of atomic force microscope(Modified from physik.uni-greifswald.de [URL of homepage on the internet].Griefswald: Universtat Griefswald. Available from:HYPERLINK “https://physik.uni-greifswald.de/en/biophys-ics-and-soft-matter-prof-christiane-helm/methods/afm-atom-ic-force-microscope”https://physik.uni-greifswald.de/en/biophysics-and-soft-matter-prof-christiane-helm/methods/afm-atomic-force-microscope/(38))

รปท 19 อธบายการเคลอนผานหยดน�าของกลอง จลทรรศนแรงอะตอมแบบไมมการสมผสเปรยบเทยบกบแบบมการสมผส

Figure 19 Illustrates difference between contact mode and non-contact mode passing through water droplet

(Modified from www.eng.utah.edu[URL of homepage on the internet]. Salt Lake City: College of Engineering, University of Utah Availble from:HYPERLINK “http://www.eng.utah.edu/~lzang/images/Lecture_10_AFM.pdf”http://www.eng.utah.edu/~lzang/images/Lecture_10_AFM.pdf(41))


เนองจากการเคลอนทของปลายเขมไปตามพนผววสด

ท�าใหสามารถใชกลองจลทรรศนชนดนตรวจสอบความหยาบ

ของพนผววสดได ในระดบทละเอยดกวากลองจลทรรศน

อเลคตรอน รวมถงสามารถตรวจสอบบรเวณทอเปดของ

เนอฟนในระดบละเอยด สามารถแยกแยะผวของเนอฟนทเปน

แรธาตกบอนทรยสารไดทงในสภาพของเหลวและอณหภม

ทตางกนได เพอใหสามารถวเคราะหภาพของผวงานทใกล

เคยงกบสภาพการใชงานจรงตามธรรมชาตได ดงเชนในงาน

วจยของ Sharma และคณะ ในป 2010 ซงเปนการศกษา

องคประกอบของฟนในระดบนาโนเมตร และงานวจยของ

Zuryati และคณะในป 2013 ซงศกษาความขรขระของ พน

ผววสดเรซนคอมโพสทหลงผานการฟอกสฟน (bleaching) ในระดบนาโนเมตรเชนกน(42,43)

ถงแมกลองจลทรรศนชนดนจะสามารถตรวจชนตวอยาง

ขนาดเลกไดแตสามารถตรวจสอบความตางระดบพนผวได

ไมเกน 10-20 ไมโครเมตร และพนทผว ไมเกน 150x150

ไมโครเมตร รวมถงการตรวจสอบท�าไดชา(39)

ออพตคลโคฮเรนซโทโมกรำฟ (optical coherence tomography) ในการเตรยมตวอยางเพอทดสอบดวยกลองจลทรรศน

ชนดตางๆ จะพบวาสวนใหญตองเตรยมชนตวอยางกอน

ท�าใหสภาพของชนตวอยางเปลยนแปลงหรอผดรปไป

จากสภาวะปกต ท�าใหมการพฒนากลองจลทรรศนชนด

ออพตคอลโคฮเรนซโทโมกราฟ โดยอาศยการถายภาพ

ตดขวางดวยแสงอนฟราเรดชวงสน (near infrared) ซง

นอกจากความสามารถในการถายภาพตดขวางโดยไม

ตองท�าลาย วตถตวอยาง (non-destructive) แลวยงไม

กอใหเกดอนตรายหรอผลขางเคยงใดๆ ตอเซลลของสงม

ชวต (non-invasive) ลกษณะคลายการท�าอลตราซาวด

(ultrasound) แตใชคลนแสงแทนคลนเสยง กลองจลทรรศน

ชนดนสามารถใหความละเอยดในการถายภาพสงในระดบ

ไมโครเมตรและแสดงภาพออกมาแบบปจจบน อกทงยง

สามารถเรยกไดวาเปนออพตคลไบออพซ (optical biopsy) คอการตรวจดชนเนอเยอโดยไมตองตดหรอผานขนตอน

การเตรยมชนตวอยางเหมอนวธทางจลพยาธวทยา (histo- pathology)(45,46) ในปจจบนออพตคลโคฮเรนซโทโมกราฟ

(รปท 20) ไดถกพฒนาและไดถกน�าไปประยกตใชในการตรวจ

รปท 20 แสดงภาพของเครองออพตคลโคฮเรนซโทโมกราฟFigure 20 Optical coherence tomography(Modified from santec.com [URL on the Internet] Aichi: Santec Corporation. Available from HYPERLINK “http://www.santec.com/jp/wp-content/uploads/IVS-300-C-E-v1.41503.pdf”http://www.santec.com/jp/wp-content/uploads/IVS-300-C-E-v1.41503.pdf(44))

วนจฉยทางทนตกรรม โดยเมอเปรยบเทยบระหวางการถาย

ภาพรงสและออพตคลโคฮเรนซโทโมกราฟ พบวาออพตคล

โคฮเรนซโทโมกราฟจะใหภาพทมความละเอยดมากกวามการ

แสดงผลออกมาเปนภาพแบบปจจบนซงมการพฒนาออกมา

เปนภาพสามมตดวย(47)

หลกการท�างานพนฐานของกลองจลทรรศนชนดนเรม

จาก แสงบรอดแบรนดเลเซอร (broadband laser) จะถก

ล�าเลยงเขาสระบบการแทรกสอดของแสง (interferometer) แลวแสงจากแหลงก�าเนดจะถกแบงออกเปนสองสวน สวน

แรกเปนแสงอางอง (reference beam) ซงจะถกสะทอน

กลบดวยกระจก (reference mirror) และล�าเลยงตอไปยง

อปกรณตรวจวดความเขมแสง (photodetector) แสงสวน

ทสองจะถกโฟกสดวยเลนสไปยงตวอยางทตองการถายภาพ

ซงเลนสตวเดยวกนนกจะท�าหนาทในการรบสญญาณทสะทอน

กลบมาจากตวอยาง (backscattering light) ซงเกดจาก

ความไมสม�าเสมอของคาดชนหกเหของแสงทต�าแหนงตางๆ

ในชนตวอยาง (refractive index variation) แสงสะทอน

จากตวอยางจะถกแทรกสอดกบแสงอางอง โดยการเลอน

ต�าแหนงของกระจกในแขนอางอง (reference arm) เปน

ระยะทางทตองการวดภาพตดขวางของตวอยาง จะสรางจาก

แอมปลจดทแตกตางกนของการสะทอนทความลกตางๆ จาก

ผวของตวอยาง(47,48,49) (รปท 21)

ภาพทออกมาจากกลองจลทรรศนชนดนจะเปนภาพ

ปจจบนท�าใหชวยในแงงานการรกษา เชน สามารถใชในการ

ตรวจรอยราวของฟน โดยสามารถตรวจไดถงความลกของ


รอยราว รอยรวของวสดอด ต�าแหนงทมการทะลโพรงประสาท

ฟน การเกด การสญเสยแรธาต (demineralize) (รปท 22)

หนน�าลายใตเหงอก และมะเรงในชองปาก โดยจะพบตวอยาง

การใชงานจากในงานวจยของ Baumgartner และคณะในป

2000(49)

ขอจ�ากดของกลองจลทรรศนชนดน คอการสแกนจะ

ท�าเปนแนวเสนท�าใหการจะเหนรอยโรคทงหมดตองใชหลาย

รอยหรอหลายพนภาพมารวมกนจงจะเหนครบ รวมถงความ

ลกของการสแกนต�าในระยะ 3-4 มม. ถาท�าการตรวจชนงาน

ทเปนฟนเนองจากความสามารถในการผานของแสงในวตถ

ตางๆ ท�าใหเปนขอจ�ากดส�าหรบการใชงานทางคลนก(49)

สรป ในการเลอกใชอปกรณส�าหรบการตรวจสอบลกษณะทาง

กายภาพ ผ ใชควรมความเขาใจในหลกการท�างาน วธการใช

งานขอดขอเสยตางๆ และขอจ�ากดรวมกบการพจารณาถง

วตถประสงคของการทดลองเพอใหไดผลการทดลองทตอบ

สนองตอค�าถามงานวจย โดยสงทตองค�านงถงไดแกขอมลท

ตองการจากการทดลอง ลกษณะและชนดของชนงานททดลอง

ความละเอยดของภาพก�าลงขยาย ความสามารถในการเตรยม

ชนงาน ซงเปนอกขนตอนทมความส�าคญเพราะผลการทดลอง

ทดนนควรผานขนตอนการวเคราะหผลทถกตองเหมาะสม

รปท 21 แสดงหลกการท�างานของออพตคลโคฮเรนซโทโมกราฟFigure 21 Principle of optical coherence tomography(Modified from Hsieh YS, Ho YC, Lee SY et al.Review Dental Optical Coherence Tomography. Sensors 2013; 13: 8928–8949(47))

รปท 22 แสดงตวอยางชนเคลอบฟน (ดานขวาของภาพ) จากการตรวจชนตวอยางดวยออพตคลโดฮเรนซโทโมกราฟ

Figure 22 Enamel observed in optical coherence tomography(From Hsieh YS, Ho YC, Lee SY et al.Review Dental Optical Coherence Tomography. Sensors 2013; 13: 8928–8949 with permission(47))

และมาจากชนงานตวอยางทผานการเตรยมอยางถกตองและ

วดผลดวยเครองมอทเหมาะสมเทยงตรง

เอกสารอางอง1. Anusavice KJ, Shen C, Rawls HR. Phillpips’

science of dental materials. 12th ed. St. Louis:

elsevier saunders; 2013: 48-68.

2. Sakaguchi RL, Powers JM. Craig’s restorative

dental materials 13th ed. St.louis: Elsevier Mosby;

2012: 17-45.

3. Scotti N, Comba A, Gambino A et al. Microleak-

age at enamel and dentin margins with a bulk fills

flowable resin Eur J Dent 2014; 8: 1–8.

4. Bitter K, Glaser C, Neumann K, Blunck U, Fran-

kenberger R. Analysis of Resin-Dentin Interface

Morphology and Bond Strength Evaluation of Core

Materials for One Stage Post-Endodontic Resto-

rations. PLOS ONE[serial on the internet].2014

Feb [cited 2015 Feb 2:[about 9 p.]. Available from:

HYPERLINK “http://journals.plos.org/plosone/ar-


ticle/asset?id=10.1371%2Fjournal.pone.0086294.

PDF”http://journals.plos.org/plosone/article/as-

set?id=10.1371%2Fjournal.pone.0086294.PDF

5. Shaw PJ. Chapter 1 Introduction to optical micro-

scope for plant cell biology. Plant Cell Biology A

Practical Approach. Oxford: Oxford university

press; 2001: 1-33.

6. www.barska.com[URL of homepage on the in-

ternet]. Pomona. Available from: HYPERLINK

“http://www.barska.com/Microscopes-Monocu-

lar_Compound_Microscope_40x_100x_400x_w.

html”http://www.barska.com/Microscopes-Mon-

ocular_Compound_Microscope_40x_100x_400x-

_w.html

7. cnx.org[URL of homepage on the internet].Hous-

ton. :Rice University; 1999-2017. Available from:

HYPERLINK “http://cnx.org/contents/9ANhis-

jh@5/Limits-of-Resolution-The-Rayle”http://

cnx.org/contents/9ANhisjh@5/Limits-of-Resolu-

tion-The-Rayle

8. The Center For Special Dentistry[internet].

Newyork. Available from: HYPERLINK “http://

www.nycdentist.com/dental-photos/1523/

Photos-Photomicrographs-dental-histolo-

gy-pictures-SEM-microscope”http://www.

nycdentis t .com/dental-photos/1523/Pho-

tos-Photomicrographs-dental-histology-pic-

tures-SEM-microscope

9. Kreindler RJ. The Stereo Microscope Part 1: In-

troduction and Background 3rd Edition Micscape

Magazine [monograph on theinternet]. Available

from: HYPERLINK “http://www.microscopy-uk.

org.uk/mag/artjun12/jk-stereo1.pdf”http://www.

microscopy-uk.org.uk/mag/artjun12/jk-stereo1.pdf

10. Rosas H. chapter 6 Perception and Reality in Stereo

Vision: Technological Applications Advances in

Stereo Vision. Intech Rijeka; 2011

11. Zhang YY, Peng MD, Wang YN, Li Q. The effects

of ferrule configuration on the anti-fracture ability

of fiber post-restored teeth. J Dent. 2015;43:117-

25.

12. www.meijitechno.com[URL of homepage on the

internet].Saitama. Available from: HYPERLINK

“http://meijitechno.com/meiji_old/ml9700.htm”

http://meijitechno.com/meiji_old/ml9700.htm

13. www.olympusmicro.com [URL of homepage on

the internet]. New York Olympus America Inc.

Available from: HYPERLINK “http://www.olym-

pusmicro.com/primer/lightandcolor/birefringence.

html”http://www.olympusmicro.com/primer/

lightandcolor/birefringence.html

14. Patzel JW Polarized light microscopy Principles,

Instruments, applications 3rd edition; 1985: 19-43

15. Sundfeld RH, Neto DS, Machado LS et al. Mi-

croabrasion in tooth enamel discoloration defects:

three cases with long-term follow-ups J Appl Oral

Sci 2014; 22: 347-354.

16. Medeiros RCG, Soares JD, Sousa FB. Natural

enamel caries in polarized light microscopy: dif-

ferences in histopathological features derived from

a qualitative versus a quantitative approach to

interpret enamel birefringence J Microsc 2012;

246:177-89

17. Jensen ME. An Update on Demineralization/Rem-

ineralization. Crest® Oral-B® at dentalcare.com

Continuing Education Course. [Monograph on

the Internet]; 2010. [cited 2010 Jun 24]. Available

from: “http://www.dentalcare.co.uk/media/en_GB/

education/ce73/ce73.pdf”http://www.dentalcare.

co.uk/media/en_GB/education/ce73/ce73.pdf

18. www.nikoninstruments.com.[Internet] Melville.

Available from: HYPERLINK “https://www.

nikoninstruments.com/Products/Confocal-Micro-

scopes”https://www.nikoninstruments.com/Prod-

ucts/Confocal-Microscopes


19. www.olympusmicro.com [URL of homepage on

the internet]. New York Olympus America Inc.

Availble from: HYPERLINK”http://www.olym-

pusmicro.com/primer/techniques/confocal/con-

focalintro.html”http://www.olympusmicro.com/

primer/techniques/confocal/confocalintro.html

20. Inoué S, chapter 1 Foundations of Confocal

Scanned Imaging in Light. Microscopy Hand-

book of Biological Confocal. New York. Springer

Science and Business Media ;2006: 1-19.

21. Lavender SA, Petrou I, Heu R et al. Mode of action

studies on a new desensitizing dentifrice containing

8.0% arginine, a high cleaning calcium carbonate

system and 1450 ppm fluoride. Am J dent 2010;

23: 14A – 19A

22. www.jeol.co.jp[URL of homepage on the Internet]

Tokyo. Available from: HYPERLINK “http://www.

jeol.co.jp/en/science/sem.html”http://www.jeol.

co.jp/en/science/sem.html

23. MCMULLAN D. Scanning Electron Microscopy

1928-1965. Scanning 1995;17:175–185

24. Smith KC and Oatley CW. The scanning electron

microscope and its fields of application Br. J. Appl.

Phys. 1955; 6, 391-400

25. Paradella TC. Scanning Electron Microscopy in

modern dentistry research. Braz Dent Sci 2012;

15(2): 43-48

26. www.ammrf.org.au [URL of homepage on the in-

ternet]. Sydney Australian Centre for Microscopy

& Microanalysis. Availble from: HYPERLINK

“http://www.ammrf.org.au/myscope/sem/practice/

principles/layout.php”http://www.ammrf.org.au/

myscope/sem/practice/principles/layout.php

27. Moran P, Coats B. Biological Sample Preparation

for SEM Imaging of Porcine Retina Microscopy-

today 2012; 20: 10-12

28. Dale JG, Newbury D, Joy C et al. Scanning Electron

Microscopy and X-ray Microanalysis 3rd Edition.

New York: springer; 2003: 591-619

29. Fan W, Wu D, Tay FR, Ma T, Wu Y, Fan B effects of

adsorbed and templated nanosilver in mesoporous

calcium-silicate nanoparticles on inhibition of

bacteria colonization of dentin. Int J Nanomedicine

2014; 9: 5217-5230

30. Sadiasa A, Franco RA, Seo HS, Lee BT. Hy-

droxyapatite delivery to dentine tubules using car-

boxymethyl cellulose dental hydrogel for treatment

of dentine hypersensitivity J. Biomedical Science

and Engineering[serial on the internet]. 2013;6:

987-995 Available from: HYPERLINK “http://dx.

doi.org/10.4236/jbise.2013.610123” http://dx.doi.

org/10.4236/jbise.2013.610123

31. Arnold WH, Benz LB, Naumova EA. Resin Infil-

tration into Differentially Extended Experimental

Carious Le-sions. Oper Dent J, 2014; 8: 251-256

32. www.hk-phy.org [URL of homepage on the inter-

net]. Department of Physics, The Chinese Uni-

versity of Hong Kong. Availble from: HYPER-

LINK “http://www.hk-phy.org/atomic_world/

tem/tem02_e.html”http://www.hk-phy.org/atom-

ic_world/tem/tem02_e.html

33. Williams DB et al. Chapter 1 The Transmission

Electron Microscope. Williams DB. Transmission

electron microscopy a text book for materials sci-

ence. second edition. New York. Springer; 2009:

3-16

34. Williams DB et al. Chapter 10 specimen prepara-

tion. Williams DB,ed. Transmission electron mi-

croscopy a text book for materials science. second

edition. New York. Singer; 2009: 173-193


35. Hashimoto M, Ohnob H,Kagaa HS, Oguchia H. In

vitro degradation of resin–dentin bonds analyzed

by microtensile bondtest,scanning and transmis-

sion electron microscopy. Biomaterials 2003; 24:

3795–3803

36. Basinis A, Noort RV, Martin N. The use of acetone

to enhance the infiltration of HA nanoparticles into

a demineralized dentin collagen matrix. Dentmater

2016; 32: 385-393

37. Binnig G, F.C. Quate,C. Gerber. Atomic-Force

Microscope. Phys. Rev. Lett. 1986; 56: 930–933.

38. physik.uni-greifswald.de [URL of homepage on

the internet]. Universtat Griefswald. Availble from:

HYPERLINK “https://physik.uni-greifswald.

de/en/biophysics-and-soft-matter-prof-chris-

tiane-helm/methods/afm-atomic-force-micro-

scope/”https://physik.uni-greifswald.de/en/bio-

physics-and-soft-matter-prof-christiane-helm/

methods/afm-atomic-force-microscope/

39. Cappella B, Dietler G. Force-distance curves by

atomic force microscopy. Surf. Sci. Rep. 1999; 34:

1-3, 5-104

40. Zhong, Q; Inniss, D; Kjoller, K; Elings, V. “Frac-

tured polymer/silica fiber surface studied by tap-

ping mode atomic-force microscopy”. Surface

Science Letters 1993;290: 688-692

41. www.eng.utah.edu[URL of homepage on the in-

ternet]. College of Engineering, University of

Utah. Availble from: HYPERLINK “http://www.

eng.utah.edu/~lzang/images/Lecture_10_AFM.

pdf”http://www.eng.utah.edu/~lzang/images/Lec-

ture_10_AFM.pdf

42 Sharma S, Cross SE, Hsue C, Wali RP, Stieg AZ,

Gimzewski JK. Nanocharacterization in Dentistry

Int J Mol Sci 2010; 11(6): 2523–2545.

43. Zuryati AG, Qian O, Dasmawati M. Effects of

home bleaching on surface hardness and surface

roughness of an experimental nano composite. J

Conserv Dent. 2013; 16(4): 356-361

44. santec.com [URL on the Internet] Aichi. Available

from: HYPERLINK “http://www.santec.com/jp/

wp-content/uploads/IVS-300-C-E-v1.41503.pdf”

http://www.santec.com/jp/wp-content/uploads/

IVS-300-C-E-v1.41503.pdf

45. Huang D, Swanson EA, Lin CP et al. Optical Co-

herence Tomography Science 1991; 254(5035):

1178-1181

46. Haidekker MA. Trends in Medical Imaging Tech-

nology. Medical Imaging Technology. New York:

Springer, 2013. p111-119

47. Hsieh YS, Ho YC, Lee SY et al.Review Dental

Optical Coherence Tomography. Sensors 2013; 13:

8928-8949

48. Colston BW, Sathyam US Jr, DaSilva LB, Everett

MJ ,Stroeve P, Otis LL. Dental OCT. Opt. Express

1998; 3: 230-238.

49. Baumgartner A, Dichtl S, Hitzenberger CK, Polar-

ization-sensitive optical coherence tomography of

dental structures. Caries Res. 2000; 34: 59-69.

Review Article เครื่องมือที่ใช้ในการ ...web1.dent.cmu.ac.th/cmdj/fulltext/fulltext_2560_38_1_441.pdf · 2017-06-14 · ััิิัเ¯²³

Documents