雷射燒結快速成型系統開發與組織工程支架應用研究.pdfVIP

雷射燒結快速成型系統開發 與組織工程支架應用研究 雷射燒結快速成型系統開發 與組織工程支架應用研究 研究摘要 本研究係克服目前組織工程用支架（scaffold ）製作上需要模具成型、使用有機溶劑溶析孔洞造成孔洞尺寸及結構無法掌控，且影響生物相容性等問題，設計一台「雷射燒結支架快速成型系統」， 並開發相關製程技術及實作驗證。硬體開發工作分為設備機架結構設計與製作、組織支架製作平台結構設計與製作、控制電路設計與製作等；軟體開發工作則包含檔案切層、雷射燒結路徑規劃、系統参 數設定等模組程式設計等。本系統開發完成後也利用電腦輔助設計軟體 (SolidWorks)進行了組織支架三維立體多孔性結構設計，透過所開發CAD檔案切層及快速成型路徑規劃軟體進行組織支架製程設 計，接著利用所開發之 CO雷射燒結層加工技術，將生物相容性材料堆疊成具多孔性結構之組織支架。本研究共完成了六種不同型式之組織支架與脛骨組織支架設計試製及測試，實驗結果顯示，利用雷 2 射功率 12W ，加工速度30mm/s之加工參數，所燒結成型之骨水泥材料組織工程支架之成型線寬為1.5mm ，單層厚度為1.2mm ；至於孔洞設計尺寸在1.5mm以上時，本系統所製作出之支架實際尺寸與CAD 設計尺寸會誤差小於 5% 。 研究方法與步驟 雷射燒結模組設計製作 軟體程式設計 雷射燒結模組設計製作 軟體程式設計 雷射光源模組，係由 CO雷射光源模組將雷射光束激發 生醫模型檔案切層模組設計 組織工程雷射燒結快速成型系統 2 生醫模型檔案切層模組設計 後，經由反射鏡傳入可左右移動之雷射光束掃瞄器內，透 過此一掃瞄器及層加工技術，可燒結出組織支架每一層截 研究問題界定 面輪廓，進而堆疊出立體之組織支架 利用CopyCAD之巨集指令配合Visual Basic工具軟體進行設計 系統功能需求調查及工程規範訂定 系統硬體設計製作 系統軟體技術開發 本體結構 檔案切層技術開發 組織支架製作平台 CO雷射 全反射鏡組 雷射光束掃瞄器 2 切層模組視窗介面 自動切層執行結果 雷射燒結模組 路徑規劃技術開發 雷射燒結路徑規劃技術開發 電路控制模組設計製作 雷射燒結路徑規劃技術開發 氣壓避震模組 電路控制模組設計製作 人機介面技術開發 電路控制模組 利用PowerMILL之巨集指令配合Visual Basic工具軟體進行設計 本研究之雷射燒結快速成型系統，係使用個人電腦配合Galil 四軸控制卡進行所有電路之控制 軟 /硬體整合測試 儲料槽中平台之升降電路控制