靜電紡絲儀控制程序使用及操作說明

用途及主要技術參數

1、主要用途及適用范圍
靜電紡絲法（電紡絲）是一種利用高壓電場的作用，將聚合物溶液或熔體紡絲成尺度在微米到納米級的細
纖維的簡單而有效的加工工藝，即聚合物噴射靜電拉伸紡絲法。由于靜電紡絲制備的纖維比傳統的紡絲方法細得多，直徑一般在數十到上千納米，并且由電紡加工方法制備的互聯孔納米纖維材料具有極大的比表面積，同時纖維表面還會形成很多微小的二次結構，因此有很強的吸附力以及良好的過濾性、阻隔性、粘合性和保溫性等。這些特殊的性質結構使得電紡制備的無紡布，結構與細胞外基質膠原蛋白的結構類似，并且更接近于生物體的結構尺度，因此電紡加工方法制備納米纖維膜材料特別適用于生物科研領域，例如生物膜、傷口包敷材料、止血材料、人造血管、藥物及基因輸送、組織工程的支架材料等。
應用領域 ：生物高分子、通用高分子、預聚體納米纖維制備；高分子共混物納米纖維的制備；具有納米孔洞、納米顆粒、納米珠串結構的表面或薄膜的制備。
2、主要技術參數

項 目

技術參數

高壓發生器電壓 0-50KV

噴頭直徑 0.6-1.6 mm

噴頭往返次數 0-30次/分

液體推進器推進速度 0-10 mm/min

收集鼓轉速 60-300rpm

溫度范圍 Rt-80℃

溫控精度 ±0 .1℃

電源 220V、380V

重量 350 Kg

靜電紡絲機附件清單

1、
推進器（位于機箱頂部），在計算機控制下推動1-5只注射器。注射器暫定為2ml、5ml、10ml和20ml等4種。
2、計算機（19英寸液晶屏）配置：
盒裝 速龍 3200+，致銘主板 NVIDIA GA-M51GM-S2G，
金士頓1G DDR2667，鼠標鍵盤 LG刀鋒套裝，希捷250G SATA硬盤，
先鋒 DVD刻錄機。機箱電源 鑫谷額定300W。
3、靜電紡絲直流高壓專用電源一臺（大連產）
輸出電壓 0-50kV、輸出電流0 –2mA、輸出功率 : 0-0.3kW之內任選。
電壓值從5%－99%額定值連續可調，輸入電壓: 單相220V±10% 50Hz±10%
顯示方式 電壓表為4位半LED數碼管顯示 電流表為3或4位半LED數碼管顯示。
顯示精度： 電壓表 0.1V 電流表 1mA。　
顯示誤差：電壓表≤1%±1個字 電流表≤1%±1個字。
4、收集裝置：
A、收集金屬板裝置：不銹鋼桌面1個。
B、膠木-鐵絲收集架：1個（電紡箱內）。
C、收集筒：直徑70mm長度230mm的不銹鋼管1只（電紡箱內）。
D、旋轉架：1套，在電紡箱內與收集筒連接。
E、旋轉收集盤：1個，直徑100mm厚8mm不銹鋼圓盤與直流調速電機連接，轉速300-2000RPM（在電紡箱內水平放置，可人工更換）。
F、磁場收集裝置1套，可收集含磁性物質的定向纖維。

5、配件金屬針（噴絲頭）: 內徑為0.5-1.6mm 多種規格科研金屬針頭各10只；不銹鋼3mm四氟管噴頭10套；同軸核殼結構雙組分噴頭10套。

6、可調角度的雙噴頭架：1套。針頭在雙噴頭架上可垂直排列，也可作0-30±1o傾斜排列。
7、保溫箱，1個。已安裝在紡絲機上部。長寬高=1100x800x600毫米，鋁合金、不銹鋼框架組合結構，箱內鋁扣板，箱外PVC裝飾板，其中間填充輕質耐高溫材料。保溫箱外的步進電機通過蝸輪蝸桿減速，帶動鏈輪鏈條使移動臺在300毫米長的直線軸承上作往復直線運動。
8、正面為兩扇鋼化玻璃門。

系統需求

Windows-xp系統，需安裝NI Labview Run-time Engine 8.5或NI Labview 8.5，以及NI Visa Run-time Engine或者NI Visa。

軟件界面

一、靜電紡絲儀控制程序軟件界面

軟件界面說明：
1、x軸對應注射器推進，y軸對應噴頭固定架左右運動。
2、導軌：顯示噴頭在導軌上的移動。大指針代表噴頭，小指針代表移動區間。
3、注射器：顯示注射器的推進狀態。
4、掃描行程、注射器行程：噴頭和注射器各自的移動總長度，僅用來參考，實際情況需人為避免二者運行到一端導致步進電機卡死。噴頭導軌兩端有光電停止開關以防止這種情況。使用時不需更改。
5、X軸步長、Y軸步長：由儀器本身決定的步進電機每步對應的噴頭移動距離和注射器推進長度。使用時不需更改。
6、X軸速度、Y軸速度（輸入）：“移動X軸”、“移動Y軸”和紡絲時噴頭和注射器移動的速度。
7、X軸移動距離、Y軸移動距離：“移動X軸”、“移動Y軸”功能對應的噴頭和注射器的移動距離，可為正值或負值。
8、X軸速度、Y軸速度（輸出）：顯示噴頭和注射器的實際移動速度。
9、X軸當前位置、Y軸當前位置（輸出）：顯示噴頭和注射器當前的位置（相對值）。
10、移動X軸、移動Y軸：單獨移動噴頭或者注射器。移動距離和速度可設置。
11、計數器清零：將“X軸當前位置”和“Y軸當前位置”顯示清零。
12、軸、Y軸（指示燈）：顯示噴頭和注射器的移動狀態。

13、開始：開始推進注射器同時往返運動噴頭。注射器推進到位后，噴頭將走完一個周期再停止。
14、暫停：在“開始”的狀態下暫停兩個軸的運動。再次按下可繼續。
15、退出：停止程序運行。

二、阿爾法高級測試及演示程序軟件界面
（一）系統參數的配置：
1、在系統參數設置框中設置方式、倍率、軸號、模式、初始速度、驅動速度、加速度、減速度和轉動方向

方式：有單軸、雙軸直線（S曲線）、雙軸插補運動三種提示模式，選擇“單軸”，對一個軸進行設置，啟動時只有一個軸驅動。

倍率、軸號、初始速度、驅動速度、加速度、減速度和轉動方向直接在上面設置。

注意：實際的初始速度、驅動速度、加速度、減速度是設定的值與倍率的乘積。例如要設定實際初始速度為1KPPS、驅動速度是80KPPS、加/減速度都是50KPPS/SEC、倍率為10，則應當這樣設定：初始速度=100、驅動速度=8000、加/減速度=5000、倍率=10。

2、線性運動控制框：
當在參數設置框選擇單軸直線方式時，線性運動控制框有效，能夠對直線進行參數設置。

運動方式：選擇直線運動方式。

（2）脈沖方式：有連續驅動方式和定長脈沖驅動方式。當選擇定長驅動方式時，定長脈沖數框有效，
必須對輸出脈沖數設置。
（3）啟動：點“啟動”，則啟動該方式下的直線運動。
（4）外部點動：當設定的是連續驅動方式，點外部點動按鈕，當軸的EXPP處于低電平時，啟動該軸按照設定的參數正方向驅動，當軸的EXPM處于低電平時，啟動該軸按照設定的參數反方向驅動；當設定的是定長驅動方式，點外部點動按鈕，軸EXPP處于低電平一瞬間（即出現一個下降沿），啟動該軸按照設定的參數正方向定長驅動；軸EXPM處于低電平一瞬間（即出現一個下降沿），啟動該軸按照設定的參數反方向定長驅動。
（5）減速停止、立即停止、復位。在運動過程中可以隨時用減速停止，立即停止。
3、插補運動控制框：
當參數設置框選擇雙軸插補運動方式，則插補運動控制框有效，因此，對于電紡實際運動中的單軸直線運動方式，本插補運動控制框不設置。
減速方式：直線插補和固定線速度直線插補是自動減速，圓弧插補不能使用自動減速，必須使用手動減速。在手動減速點框設置手動減速點。
終點坐標、Y軸終點坐標、X軸圓心坐標、Y軸圓心坐標。選擇直線插補運動時只需要設定X，Y軸終點坐標，是相對當前位置而言的。例如：設定X軸終點坐標：10000，Y軸終點坐標：10000。則運動后X軸電機發10000個脈沖，Y軸電機也發10000個脈沖。如果是2軸電機帶動物體在X，Y軸的2維坐標下，物體在起點為坐標原點（0，0），做一條直線運動，在X軸運動10000步，Y軸運動10000步。（電機是一個脈沖轉動一步，不同電機轉動一步的角度因電機而異）

4、軟件限位：
① 邏輯、實際。選擇邏輯寄存器還是實際寄存器。
② 設置上限位和設置下限位。當設置時，如果是正方向轉動，當輸出脈沖數達到上限位時則開始減速直到停止。如果是反方向轉動，當輸出脈沖數達到下限位時則開始減速直到停止，點取消則軟件限位無效。
設置外部限位信號有效無效：

① 硬件限位：可以選擇立即停止和減速停止兩軸停止方式。點設置按鈕設置為有效。選擇好停止方式后，如果是正方向轉動，當軸的LMTP出現一個低電平（下降沿），電機按照設定的停止方式停止。如果是反方向轉動，當軸的LMTM出現一個低電平（下降沿），電機按照設定的停止方式停止⑼
② 外部停止信號STOP0，S：選擇停止號后點設置按鈕，則為有效，點取消按鈕則無效，有效時，軸的STOPN信號出現一個低電平（下降沿）時，電機立即減速停止
③ 報警信號；點設置設為有效，點取消設為無效。當有效時，軸的ALARM信號出現一個低電平（下降沿）時，電機立即停止
④ 伺服惦記到位信號：點設置設定為有效，點取消設為無效。當有效時，INPOS信號出現一個低電平（下降沿）時，狀態框的定位信號變為紅色。表示有效。

6、開關量測試

點開始測試按鈕，可以用鼠標改變X，Y軸的輸出0，1。

X，Y軸的IN0，1信號為24V時為高電平，0V時為低電平。

7、狀態顯示
① 顯示驅動中的速度、加速度、輸出脈沖數（邏輯位置計數器）、輸入脈沖數（實位計數器）
② 驅動中的限位狀態和運動狀態

8、速度時間圖
紅色線代表X軸電機的速度時間圖，綠色線代表Y軸電機速度時間圖。只能夠顯示直線運動的速度時間關系。
“移動X軸”、“移動Y軸”和“開始”進行中都可以中途停止。“暫停”只有在“開始”按下后即紡絲狀態下才有效。

10、面板左上角有四個按鈕，分別為“運行”，“反復運行”，“停止”和“暫停”。程序打開后即處于“運行”狀態。程序中的“退出”須在紡絲和移動結束后（待機狀態）才能停止運行程序，而面板上的“停止”按鈕可以在任何狀態下停止程序。

使用方法及注意事項

１、使用方法
（１）使用前*行正確的接線（圖１為電紡機線路連接示意圖，現場接線以實物為準）。
（２）電腦主機及顯示屏按照計算機的正確對應接口進行線路連接。
（３）進行電腦、電紡機及與外部的正確線路連接，連接時注意插口的大小及插接方向，切勿損壞插口。特別注意：電紡控制箱接380Ｖ電源，計算機接220Ｖ電源。
（４）檢查并確認所有接線正確無誤后，方可進行阿爾法高級測試及演示程序、電紡機控制程序與電紡機的聯調。圖２、圖３為接線完成后的電紡外觀圖。
（５）打開電紡箱中部的照明、加溫及抽風開關，確認箱內照明、加溫及抽風系統是否正常工作。
（６）高壓電源的聯接及檢查。使用前檢查高壓輸出線與噴頭架上的導電金屬板是否接好接牢，極性是
否正確（箱內高壓電源線連接見圖４）。次使用時電壓調節鈕逆時針調到頭。接通電源順時針轉動調節鈕增大電壓，此時面板上的數顯表頭分別顯示當前的電壓和電流值。特別注意：在未關上玻璃門進行電紡作業時，切勿打開高壓直流電源，此時，可撥下高壓直流電源與五孔插座的連線。
（７）進行阿爾法高級測試及演示程序與電紡機的聯調。當啟動測試程序后，確認Ｘ、Ｙ軸的正、反轉方向。程序啟動時，用手撥箱頂部的Ｙ軸、箱內的Ｘ軸的限位開關，高級測試程序能立即停止工作，Ｘ、Ｙ軸運動停止。
（８）注射器推進泵的調試。打開阿爾法高級測試及演示程序，進行Ｙ軸的正、反轉時，注意箱頂推進器上步進電機側的絲杠的運轉方向，尤其注意轉動軸端面的箭頭方向，當箭頭在軸中心線的正上方時，此時停機，方可進行手動完成裝電紡液的工作。否則，當轉動軸端面箭頭離開標示位置，無法用改刀松開推進器齒輪上的螺釘，變絲杠機動為手動，影響裝電紡液的速度。
推進泵用一套大功率計算機控制的精密移動平臺作為噴頭流速流量控制機構（即推進器）來推動1-5只注射器。若5只注射器直徑相同，則流速相同。若5只注射器直徑不同，則流速比等于直徑平方比。
（９）裝電紡液。選擇合適的注射器（2ml，5ml，10ml和20ml等）和注射器管套，手工吸滿溶液后將注射器放入管套。用專用泵前端軟管連接好注射器與噴頭架上的噴頭（即針頭）。松開手動旋鈕，用手搖動手柄至推桿與與注射器后端接觸后在擰緊手動旋鈕。

為了安全起見，須將電壓調至0并關閉電源后再進行樣品的收集處理和推進泵的拆卸更換樣品溶液等操作。
圖５為注射器推進泵裝電紡液后的位置關系。

（１０）噴頭架高度調整。根據實驗需要選擇合適的收集方式（旋轉收集和靜止收集）。選用旋轉收集方式時，順時針旋轉調速鈕至適當轉速（數顯轉速表及時顯示當前轉速）。選擇靜止時，先將專用不銹鋼桌面放入箱內作為實驗平臺，支撐收集板或收集架。調整噴頭架高度使噴頭（針頭）與收集器上端距離在150-300mm范圍。
噴頭架高度與收集金屬板位置見圖６（注：收集金屬板裝置上的電膠木板、鐵絲收集架可以移開）。

（１１）選擇收集方式
１、靜止收集方式：
①　收集金屬板裝置：
30cm x30cm收集裝置可以配兩個電極用來控制電紡絲纖維的方向。根據需要將金屬箔板鋪墊在收集金屬裝置上面，電紡針頭的正下方。
②　電膠木板、鋁絲收集架（圖６收集金屬板上面）：
鐵絲通過電膠木絕緣座，等間距平行排列。絲掛在架上只是小部分與鐵絲接觸，大部分懸空。鐵絲接地（0電位）或高壓負極。
２、旋轉收集方式：
①　收集筒（圖４右側）：
直徑80mm長度320mm的不銹鋼管，用大功率電機減速驅動，可進行調速，轉速300-3000轉/分，用霍爾測速器可精確測定轉速。特點：收集到的絲較多且較均勻，高轉速有取向，低轉速一般無取向。
②　旋轉架：
兩只直徑80mm厚度20mm的鋁圓盤之間繃緊連接等距平行排列的銅絲。轉速10-100轉/分，并可調速，用霍爾測速器可精確測定轉速。特點：可在水槽中使用，用水或其他凝固浴將溶劑和電荷帶走。收集到的絲較多且較均勻，一般無取向。
３、可調角度的雙噴頭架：
針頭在雙噴頭架上可垂直排列，也可作0-30±1度傾斜排列。主要用于互不/難相容體系的復合絲的制備。

（１２）噴絲頭: 配件金屬針
內徑為0.2-1.5mm 多種規格科研金屬針頭，用小鱷魚夾夾注針頭將高壓電引入，用四氟軟管連接針頭。
用帶有內徑為0.2-2.0mm排孔的1mm厚鋁板作為針頭支架并將高壓電引入。用四氟軟管或硅橡膠或透明聚氨酯管連接針頭和容量分配器出口。
流速控制。通過步進電機-計算機自動控制。流速: 127 ml/hr(10 ml), 519 ml/hr(60 ml)，最小流速: 0.1μl/hr。精確度: ± < 1%,再現性: ± 0.1%。
推薦兩種金屬針噴絲頭的自制作：
１、雙組份同心噴絲頭：內管（油組份）內徑為0.5-1mm，由A推進器供給油組份；外管（有效組分）內徑為1-2mm，由B推進器供給有效組分。
２、三組份同心噴絲頭：內管內徑為0.5-1mm，由A推進器供給油組份；中管內徑為1-1.5mm，由B推進器供給有效組分；外管內徑為1.5-2mm，由C推進器供給有效組分。
（１３）箱內溫度調控
設定加熱溫度，根據所需溫度高低選擇開啟加熱燈的個數（四分之一開，半開和全開等）。待溫度恒定后，才能開啟計算機，進行紡絲操作。
（１４）電紡機“濕度％RH”儀表盤調節
１、儀表盤上字符：
顯示窗口：“AH” ——Alarm High 上限報警
“AL” ——Alarm Low 下限報警
（例如設定濕度范圍為50％－55％，50％為下限，55％為上限）
２、按鍵： “SET”、“＜”、“∧”、“∨”
３、操作說明
①　首先按 “SET”鍵，大約5秒后，儀表出現 AH，按“＜”鍵，出現閃爍數字，此時，通過“∧”、“∨”鍵可對此閃爍數字進行修改。
②　再按“SET”鍵，出現AL。先按“＜”鍵，再按“∧”鍵或“∨”鍵，數字遞增或遞減，若達到設定值，修改完畢，按“SET”鍵，停止修改，此數字為下限設定值。
③　查看“AH”、“AL”上下限值，通過移位鍵“＜”停留在需查看位置，再通過“∧”鍵往上，通過“∨”鍵往下。
④　顯示窗口出現 “oR”字符，此時為待機狀態，30秒后自動恢復。若待機時間過長，可關閉面板上“電源”開頭，重新啟動，儀表盤窗口顯示已設定數字。
（１５）電紡機“變頻調速”儀表盤調節說明
①　運行按“RUN”鍵。
②　按儀表盤上調速旋鈕，按儀表盤上旋鈕標示方向，向順時針或逆時針轉動，可調節轉速大小。
（１６）當撥動高壓直流電源面板上的0~+500000V電壓旋鈕時，會在左側面板上“電壓顯示”、“電流顯示”框中顯示出當前電壓、電流值，此數值為電紡需要設置的主參數。
（１７）打開靜電紡絲儀控制程序，進行程序輸入后，啟動程序，觀查Ｘ、Ｙ軸運動后停止。
（１８）關閉鋼化玻璃門，接通高壓直流電源，打開靜電紡絲控制程序進行電紡。

２、注意事項

（１）進行電紡作業時，嚴禁未切斷高壓直流電源而打開鋼化玻璃門，用手接觸電紡噴絲頭金屬針及下面的金屬鋁薄，造成高壓直流電源對人體的傷害。確實因電紡作業需要而不切斷高壓直流電源時，必須用玻璃棒或絕緣體材料撥動金屬針下面的鋁薄。
（２）電紡機工作異常時，應立即關閉高壓直流電源，由專業技術人員進行檢查，排除故障后方可進行正常的電紡工作。
（３）進行0~+500000V電壓調節時，由先將旋鈕逆時針旋到頭，再順時針緩慢調節到所需要電壓值。
（４）為電紡箱頂部的推進器換裝電紡液時，必須先關閉好高壓直流電源。
（５）關閉高壓直流電源時，應先按下高壓直流電源面板上啟、停按鈕右側的“停”，再按下高壓直流電源面板上的“電源”按鈕，安全關閉高壓直流電源。必要時，可取下高壓直流電源與電紡機中部右側五孔插座上的三相插座。

質量保證

用戶在遵守正確的使用規則條件下，從使用日起１２個月內，靜電紡絲儀因制造質量不良而不能正常工作，本公司免費為用戶修理。