การออกแบบระบบอัตโนมัติสำหรับการผลิตสารไฮดรอกซีอะพาไทต์

Abstract

สารไฮดรอกซีอะพาไทต์เป็นเซรามิกส์ทางการแพทย์ที่มีโครงสร้างคล้ายกระดูก มีคุณสมบัติ เด่นในด้านการเข้ากันได้ดีและการเกิดปฏิสัมพันธ์ทางชีวภาพกับอวัยวะภายในร่างกายมนุษย์ จึง สามารถนำไปประยุกต์ใช้ในด้านการผลิตอวัยวะเทียมและสารเคลือบผิวอวัยวะเทียมในรูปแบบต่างๆ เช่น ลูกตาเทียม ซีเมนต์กระดูก รากฟันเทียม ข้อตะโพกเทียม เป็นต้น ดังนั้นการผลิตสารไอดรอกซีอะพาไทต์ที่มีคุณภาพดีและมีลักษณะสมบัติที่เหมาะแก่การประยุกต์ใช้งานจึงมีความสำคัญอย่างยิ่ง จากเหตุผลดังกล่าว งานวิจัยนี้จึงมีวัตถุประสงค์ในการออกแบบและสร้างระบบอัตโนมัติ สำหรับการผลิตสารไฮดรอกซีอะพาไทต์โดยออกแบบระบบเครื่องกลไกซึ่งประกอบไปด้วยระบบ ควบคุมอุณหภูมิ ค่า pH และอัตราการเติมผสมสารตั้งต้น อีกทั้งระบบอุปกรณ์ควบคุมและ ซอฟต์แวร์ซึ่งได้ประยุกต์ใช้อุปกรณ์ PLC ควบคุมลำดับการทำงานร่วมกับโปรแกรมคอมพิวเตอร์ที่ออกแบบและสร้างขึ้นเพื่อให้ผู้ใช้ระบบสามารถควบคุมและเฝ้าติดตามค่าปัจจัยของกระบวนการได้ หลังจากสร้างระบบอัตโนมัติเสร็จเรียบร้อยแล้วได้ทดสอบระบบโดยการผลิตสารไฮดรอกซีอะพาไทต์ ด้วยกระบวนการผลิตอัตโนมัติ จากนั้นจึงนำผงที่ได้จากการผลิตด้วยระบบอัตโนมัติไปตรวจสอบ ลักษณะเฉพาะตัวด้วยวิธีตรวจสอบการเลี้ยวเบนของรังสีเอ๊กซ์(XRD) และวิธีวิเคราะห์สเปกตรัมการ ดูดกลืนรังสีใต้แดง (FT-IR) ศึกษาลักษณะการกระจายของขนาดอนุภาคด้วยเครื่องวิเคราะห์ขนาดอนุภาค (PSLA) และศึกษาลักษณะรูปทรงด้วยกล้องจุลทรรศน์อิเลคตรอนแบบสแกน (SEM) จากการผลิตด้วยระบบอัตโนมัติในงานวิจัยนี้พบว่า (1) ช่วยให้ประสิทธิภาพในการผลิตเพิ่มขึ้น 10% โดยประมาณเมื่อเปรียบเทียบกับการผลิตที่ควบคุมด้วยผู้ปฏิบัติการ (2) สามารถควบคุมปัจจัยอุณหภูมิ ค่า pH และอัตราการเติมผสมสารตั้งต้นได้อย่างมีประสิทธิผล กล่าวคือความ ผิดพลาดในการควบคุมปัจจัยโดยรวมแล้วมีค่าประมาณไม่เกิน 1% (3) สารที่ผลิตได้มีลักษณะสมบัติ เป็นสารไฮดรอกซีอะพาไทต์และสามารถปรับองค์ประกอบเฟสรวมไปถึงระดับความเป็นรูปผลึกได้ จากการปรับเปลี่ยนค่าปัจจัยการผลิต และ (4) ช่วยลดปัญหาอันเกิดจากไอระเหยของก๊าชแอมโมเนีย ซึ่งเป็นสารตั้งต้นอย่างหนึ่งในกระบวนการผลิต โดยสรุปแล้ว การผลิตสารไฮดรอกซีอะพาไทต์ด้วย ระบบอัตโนมัติมีข้อได้เปรียบที่สำคัญคือประสิทธิภาพในการผลิตที่สูงขึ้นประสิทธิผลในการควบคุม ปัจจัยที่น่าพอใจ กำลังการผลิตที่รองรับได้เพิ่มขึ้น และความปลอดภัยต่อสุขภาพของผู้ปฏิบัติงาน