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摘 要
本设计属于人体组织工程载体框架制造工艺技术领域，其方法包括以下步骤：首先制备室温下含组织工程载体框架材料的液体和含生长因子的液体；根据用户的预先设计的路径，将上述两种液体在低于0℃的低温环境中分别通过不同的喷头挤出或喷射出来，逐层堆积成形为冷冻的多孔组织工程载体框架，然后在冻干机中冷冻干燥，去除溶剂后得到组织工程载体框架。
落实到本毕业设计的内容主要是X-Y扫描工作台，Z轴升降台以及整机布局的设计，电控部分的初步设计。X-Y向工作台采用光杠导向，伺服电机驱动，滚珠丝杠传动，Z向工作台通过光杠导向，步进电机驱动，丝杠螺母传动。电控部分主要包括8031单片机、I/ O 接口卡、D/A转换电路、功率放大电路、伺服电机、光电隔离电路、步进电机、测速发电机, 以及键盘、显示器等。
关键词：人体组织工程 快速成型技术 扫描工作台 单片机控制
Abstract
This design belongs to the field of the framework carrier manufacturing technology of human tissue engineering which includes several steps as followed. Firstly, prepare the liquid contained the material of the framework carrier of tissue engineering. Secondly, according to the user’s prescribed path，the two liquids were sprayed from two different nozzle below zero Centigrade, then the frozen porous tissue engineering carrier is deposited by layers. Finally, the framework can be obtained after sublimation drying of solvent in a freeze –drying apparatus.
The main contents of this paper is to design the X_Y scanning workbench、Z lifting workstation as well as their control units. Both of the X-Y workbench and the Z lifting workstation are guided by the lead bars. The X-Y workbench is transmitted with the ball screws and driven by servo motors. The Z lifting workstation is transmitted with the lead screws and driven by stepper motor. The control unit contains SCM, I/O interface card, photoelectric isolation circuit, D / A converter circuit, servo motors, stepper motor, tachogenerator, power amplifier, as well as keyboard, monitor, etc.
Keywords: human tissue engineering, RP technology, scanning workbench, SCM
第一章 综 述 1
1.1组织工程载体框架制备综述 1
1.2无加热沉积制造的设备与工艺 3
第二章 具体设计任务及时间安排 4
2.1工作台机械部分设计 4
2.2工作台电路部分设计 5
2.3设备附件部分设计 5
2.4设计日程安排 5
2.5设计要求参数 5
第三章 机械装置部分设计 6
3.1 X_Y方向工作台设计 6
3.1.1 X向导向机构 6
3.1.2 光杠与直线轴承 6
3.1.3 传动机构设计 6
3.1.4 滚珠丝杠副的设计计算 7
3.2 Z方向工作台设计相关设计计算 11
3.2.1 导向机构选择 11
3.2.2 电机选择 11
3.2.3传动副选择 12
3.2.4传动机构设计 12
3.2.5 Z向步进电机选择 13
3.2.6 联轴器选用 14
第四章 电气原理部分设计 15
4.1总体部分设计 15
4.2 电气部分基本组成 15
4.3 电气系统参数选择 15
4.4 单片机系统元件布置框图 18
4.5 伺服系统结构原理 19
4.6 接口电路及其原理 19
4.7 速度反馈输入接口 19
4.8 光电编码器及其接口 20
4.9 光电耦合器与步进电机 21
4.10 光电耦合器 21
4.11 步进电机及其软件环形分配器 22
总结与心得 23
总结 23
参考文献 24
附录：加减计数器程序和软环分初始化程序 25
第一章 综 述
1.1组织工程载体框架制备综述
目前国际上组织工程的载体框架的成形方法一般使用发泡法，溶盐法，浸浆法和热相分离法等。这些工艺都遵循相似的原理。那就是通过间接的手段造孔，如加入发泡剂，糖，无机盐，多空海绵和有机溶剂等作为造孔剂，空隙的形态参数与造孔剂的选择有着直接的关系。
例如浸浆法的典型工艺，——聚氨酯海绵浸浆法就是将聚氨酯海绵浸如陶瓷浆料中，然后在125C干燥一小时，以0.5C/Min的速度加热到500c，再以1Cmin的速度加热至高温烧成。其工艺方法的原理如图1，这中工艺方法只能成形烧结的陶瓷载体框架，而许多生物材料不能承受高温的加工过程，因此可用的材料受限制。
图1.1 浸浆法工艺简图
这些传统的组织工程载体框架制造工艺通常存在以下问题；
1、难以形成200微米到500微米尺寸范围，且相互贯通的可控孔隙结构，由于这些工艺都是简介造孔（通过发泡剂，无机盐等）很难实现对与载体框架孔隙结构的直接有效控制。成形的孔隙结构在一定程度上存在随意性。很难满足组织工程载体框架的形态参数要求——200微米到500微米的尺寸范围，且相互贯通的可控孔隙结构。
2、难以实现孔隙梯度结构和材料梯度结构的成形。这种均匀孔隙结构与材料组成的载体框架，很难协调载体框架的降解性能与机械强度之间的矛盾。很难满足组织工程载体框架的复杂性能要求。
3、难以实现用户化的载体框架制造。由于不同病例的组织缺损情况千差万别，需要针对具体的病例设计和制造载体框架，传统的工艺方法难以实现。
如果采用低温挤压喷射堆积成型的工艺方法，就可以克服传统的组织工程载体框架成型工艺的不足之处，提供一种组织工程载体框架制造的低温挤压，喷射堆积成形工艺，是其便于道道组织工程载体框架的形态参数要求及复杂的性能要求，实现孔隙梯度结构和材料梯度结构的成形，实现用户化的载体框架制造。该工艺可以按照以下步骤进行：
1、将所需的组织工程载体框架材料和溶剂混合，制备成室温下的含组织工程载体框架材料的液体，并制备室温下含所需生长因子的液体。
根据用户组织的具体结构以及预先设计的路径，将上述含组织工程载体
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