組織工程載體X-Y掃描工作臺(tái)設(shè)計(jì)說明書.doc

I摘要本設(shè)計(jì)屬于人體組織工程載體框架制造工藝技術(shù)領(lǐng)域，其方法包括以下步驟：首先制備室溫下含組織工程載體框架材料的液體和含生長因子的液體；根據(jù)用戶的預(yù)先設(shè)計(jì)的路徑，將上述兩種液體在低于0的低溫環(huán)境中分別通過不同的噴頭擠出或噴射出來，逐層堆積成形為冷凍的多孔組織工程載體框架，然后在凍干機(jī)中冷凍干燥，去除溶劑后得到組織工程載體框架。落實(shí)到本畢業(yè)設(shè)計(jì)的內(nèi)容主要是X-Y掃描工作臺(tái)，Z軸升降臺(tái)以及整機(jī)布局的設(shè)計(jì)，電控部分的初步設(shè)計(jì)。X-Y向工作臺(tái)采用光杠導(dǎo)向，伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)，滾珠絲杠傳動(dòng)，Z向工作臺(tái)通過光杠導(dǎo)向，步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)，絲杠螺母傳動(dòng)。電控部分主要包括8031單片機(jī)、I/O接口卡、D/A轉(zhuǎn)換電路、功率放大電路、伺服電機(jī)、光電隔離電路、步進(jìn)電機(jī)、測速發(fā)電機(jī),以及鍵盤、顯示器等。關(guān)鍵詞：人體組織工程快速成型技術(shù)掃描工作臺(tái)單片機(jī)控制AbstractThisdesignbelongstothefieldoftheframeworkcarriermanufacturingtechnologyofhumantissueengineeringwhichincludesseveralstepsasfollowed.Firstly,preparetheliquidcontainedthematerialoftheframeworkcarrieroftissueengineering.Secondly,accordingtotheusersprescribedpath，thetwoliquidsweresprayedfromtwodifferentnozzlebelowzeroCentigrade,thenthefrozenporoustissueengineeringcarrierisdepositedbylayers.Finally,theframeworkcanbeobtainedaftersublimationdryingofsolventinafreezedryingapparatus.ThemaincontentsofthispaperistodesigntheX_Yscanningworkbench、Zliftingworkstationaswellastheircontrolunits.BothoftheX-YworkbenchandtheZliftingworkstationareguidedbytheleadbars.TheX-Yworkbenchistransmittedwiththeballscrewsanddrivenbyservomotors.TheZliftingworkstationistransmittedwiththeleadscrewsanddrivenbysteppermotor.ThecontrolunitcontainsSCM,I/Ointerfacecard,photoelectricisolationcircuit,D/Aconvertercircuit,servomotors,steppermotor,tachogenerator,poweramplifier,aswellaskeyboard,monitor,etc.Keywords:humantissueengineering,RPtechnology,scanningworkbench,SCMII第一章綜述.11.1組織工程載體框架制備綜述.11.2無加熱沉積制造的設(shè)備與工藝.3第二章具體設(shè)計(jì)任務(wù)及時(shí)間安排.42.1工作臺(tái)機(jī)械部分設(shè)計(jì).42.2工作臺(tái)電路部分設(shè)計(jì).52.3設(shè)備附件部分設(shè)計(jì).52.4設(shè)計(jì)日程安排.52.5設(shè)計(jì)要求參數(shù).5第三章機(jī)械裝置部分設(shè)計(jì).63.1X_Y方向工作臺(tái)設(shè)計(jì).63.1.1X向?qū)驒C(jī)構(gòu).63.1.2光杠與直線軸承.63.1.3傳動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì).63.1.4滾珠絲杠副的設(shè)計(jì)計(jì)算.73.2Z方向工作臺(tái)設(shè)計(jì)相關(guān)設(shè)計(jì)計(jì)算.113.2.1導(dǎo)向機(jī)構(gòu)選擇.113.2.2電機(jī)選擇.113.2.3傳動(dòng)副選擇.123.2.4傳動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì).123.2.5Z向步進(jìn)電機(jī)選擇.133.2.6聯(lián)軸器選用.14第四章電氣原理部分設(shè)計(jì).154.1總體部分設(shè)計(jì).154.2電氣部分基本組成.154.3電氣系統(tǒng)參數(shù)選擇.154.4單片機(jī)系統(tǒng)元件布置框圖.184.5伺服系統(tǒng)結(jié)構(gòu)原理.194.6接口電路及其原理.194.7速度反饋輸入接口.194.8光電編碼器及其接口.204.9光電耦合器與步進(jìn)電機(jī).214.10光電耦合器.214.11步進(jìn)電機(jī)及其軟件環(huán)形分配器.22總結(jié)與心得.錯(cuò)誤!未定義書簽。總結(jié).錯(cuò)誤!未定義書簽。參考文獻(xiàn).24附錄：加減計(jì)數(shù)器程序和軟環(huán)分初始化程序.251第一章綜述1.1組織工程載體框架制備綜述目前國際上組織工程的載體框架的成形方法一般使用發(fā)泡法，溶鹽法，浸漿法和熱相分離法等。這些工藝都遵循相似的原理。那就是通過間接的手段造孔，如加入發(fā)泡劑，糖，無機(jī)鹽，多空海綿和有機(jī)溶劑等作為造孔劑，空隙的形態(tài)參數(shù)與造孔劑的選擇有著直接的關(guān)系。例如浸漿法的典型工藝，聚氨酯海綿浸漿法就是將聚氨酯海綿浸如陶瓷漿料中，然后在125C干燥一小時(shí)，以0.5C/Min的速度加熱到500c，再以1Cmin的速度加熱至高溫?zé)?。其工藝方法的原理如圖1，這中工藝方法只能成形燒結(jié)的陶瓷載體框架，而許多生物材料不能承受高溫的加工過程，因此可用的材料受限制。圖1.1浸漿法工藝簡圖這些傳統(tǒng)的組織工程載體框架制造工藝通常存在以下問題；1、難以形成200微米到500微米尺寸范圍，且相互貫通的可控孔隙結(jié)構(gòu)，由于這些工藝都是簡介造孔（通過發(fā)泡劑，無機(jī)鹽等）很難實(shí)現(xiàn)對(duì)與載體框架孔隙結(jié)構(gòu)的直接有效控制。成形的孔隙結(jié)構(gòu)在一定程度上存在隨意性。很難滿足組織工程載體框架的形態(tài)參數(shù)要求200微米到500微米的尺寸范圍，且相互貫通的可控孔隙結(jié)構(gòu)。2、難以實(shí)現(xiàn)孔隙梯度結(jié)構(gòu)和材料梯度結(jié)構(gòu)的成形。這種均勻孔隙結(jié)構(gòu)與材料組成的載體框架，很難協(xié)調(diào)載體框架的降解性能與機(jī)械強(qiáng)度之間的矛盾。很難滿足組織工程載體框架的復(fù)雜性能要求。3、難以實(shí)現(xiàn)用戶化的載體框架制造。由于不同病例的組織缺損情況千差萬別，需要針對(duì)具體的病例設(shè)計(jì)和制造載體框架，傳統(tǒng)的工藝方法難以實(shí)現(xiàn)。如果采用低溫?cái)D壓噴射堆積成型的工藝方法，就可以克服傳統(tǒng)的組織工程載體框架成型工藝的不足之處，提供一種組織工程載體框架制造的低溫?cái)D壓，噴射堆積成形工藝，是其便于道道組織工程載體框架的形態(tài)參數(shù)要求及復(fù)雜的性能要求，實(shí)現(xiàn)孔隙梯度結(jié)構(gòu)和材料梯度結(jié)構(gòu)的成形，實(shí)現(xiàn)用戶化的載體框架制造。該工藝可以按照以下步驟進(jìn)行：1、將所需的組織工程載體框架材料和溶劑混合，制備成室溫下的含組織工程載體框架材料的液體，并制備室溫下含所需生長因子的液體。2、根據(jù)用戶組織的具體結(jié)構(gòu)以及預(yù)先設(shè)計(jì)的路徑，將上述含組織工程載體框架材料的液體和含生長因子的液體在低于0度的低溫環(huán)境中分別通2過不同的噴頭擠出或者噴射出來，逐層堆積成行為冷凍的多孔組織工程載體框架。3、將上述冷凍的組織工程載體框架送入凍干機(jī)中干燥，去除溶劑后即可得到組織工程載體框架。上述步驟中，1步驟中所述的制備含組織工程載體框架材料的液體為含組織工程載體框架材料的溶液，懸濁液，乳濁液或者材料部分溶解的漿料，所述的室溫下含所需生長因子的液體為包括生長因子的溶液，懸濁液，乳濁液或者生長因子部分溶解的漿料。該工藝方法的原理和特點(diǎn)：1、低溫?cái)D壓噴射堆積成型工藝方法的原理是基于快速成型制造的離散/堆積基本原理，成形過程及框架的空隙結(jié)構(gòu)可以根據(jù)預(yù)先的設(shè)計(jì)進(jìn)行逐層堆積成型。因此孔隙尺寸有相互貫通性可以得到很好的控制。2、在該工藝中，材料的制備是在室溫下采用溶劑溶解或液體懸浮的方式得到液態(tài)的成型材料而不采用任何加熱的熔融的液態(tài)材料制備方式，因此，很好的保持了生物材料的生物活性，使本工藝具有廣泛的材料適應(yīng)性。3、該工藝采用冷凍干燥方法，將冷凍狀態(tài)的組織工程載體框架中的溶劑去除，此工藝中溶劑的升華，留下了大量五十微米以下尺寸的相互貫通的微孔結(jié)構(gòu)，提高了載體框架的空隙率。有利于載體框架的體內(nèi)降解和再生組織的營養(yǎng)與代謝。4、由于本工藝采用快速成形工藝，在制造復(fù)雜形狀方面的巨大柔性，可以實(shí)現(xiàn)用戶化的載體框架制造。具體的工藝實(shí)施方式：組織工程載體框架的低溫?cái)D壓噴射堆積成型工藝方法的原理圖如下圖所示：圖1.2低溫?cái)D壓噴射堆積成型工藝簡圖首先將組織工程載體框架材料和溶劑混合制備成室溫下含組織工程載體框架材料的液體，制備室溫下含生長因子的液體，不同的組織需