Este artículo explora un nuevo método de código abierto para desarrollar y fabricar equipos científicos de alta calidad adecuados para su uso en prácticamente cualquier laboratorio. Se diseñó una bomba de jeringa utilizando un software de diseño asistido por computadora (CAD) de código abierto disponible gratuitamente y se fabricó utilizando una impresora 3D RepRap de código abierto y piezas fácilmente disponibles. El diseño, la lista de materiales y las instrucciones de montaje están globalmente disponibles para cualquiera que desee utilizarlos. Se proporcionan detalles que cubren el uso del software CAD y la impresora 3-D RepRap. También se ilustra el uso de una computadora Raspberry Pi (parcialmente de código abierto) como dispositivo de control inalámbrico. Se evaluó el rendimiento de la bomba de jeringa y se detallan los métodos utilizados para la evaluación. El costo de todo el sistema, incluido el controlador y la interfaz de control basada en web, es del orden del 5% o menos de lo que uno esperaría pagar por una bomba de jeringa comercial con un rendimiento similar. El diseño debe adaptarse a las necesidades de una actividad de investigación determinada que requiera una bomba de jeringa que incluya una dosificación cuidadosamente controlada de reactivos, productos farmacéuticos y la entrega de medios viscosos para impresoras 3D, entre otras aplicaciones.
- El código fuente del actuador lineal y el servidor de la bomba se encuentra aquí: https://github.com/mtu-most/linear-actuator
- Si está personalizando su propia bomba, necesitará la MAYORÍA de los archivos de biblioteca SCAD que se encuentran aquí: https://github.com/mtu-most/most-scad-libraries Descárguelos todos y colóquelos en la misma carpeta que los archivos de la bomba. - entonces el SCAD se compilará correctamente.
- Por ejemplo, archivos STL, consulte https://www.youmagine.com/designs/syringe-pump
- Ver también: Modificaciones de la bomba de jeringa de código abierto Lynch : incluye 1) Mecanismo de escape para mover el bloque empujador sin hacer funcionar el motor, 2) Abrazadera de jeringa abierta para permitir una fácil extracción, 3) Control Arduino con EasyDriver.
- Para calcular el valor de trabajar en proyectos como este, consulte: Cuantificar el valor del desarrollo de hardware de código abierto
Contenido
Materiales y herramientas
 Piezas para montaje de bomba de jeringa.
|  Herramientas necesarias para montar la bomba de jeringa.
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Cómo construir una bomba de jeringa de código abierto
Extremo del motor montado en el motor.Asegure el motor en el extremo del motor usando 4 arandelas M3 y 4 tornillos de cabeza hueca M3 x 20 mm.
Varillas de metal insertadas en el extremo del motor.Inserte las 2 varillas de metal en el extremo del motor, luego asegúrelas en su lugar con 2 tuercas M3 y 2 tornillos de cabeza hueca M3 x 10 mm.
Varilla roscada acoplada al motor.Inserte la varilla roscada en el acoplador hasta la mitad, la otra mitad debe estar en el motor, asegúrelo.
Carro ahuecadoAhueca los dos extremos del carro con una broca de mano o un cuchillo para hacer un agujero en el plástico.
Cojinetes lineales y tuerca insertados en el carro.]] Coloque los cojinetes lineales en su lugar en los extremos ahuecados del carro. Luego inserte una tuerca M5 en la trampa de tuercas en la parte inferior del carro.
Base del soporte del émbolo conectado al carro]]Fije la base del soporte del émbolo al carro con 2 tuercas M3 y 2 tornillos de cabeza hueca M3 x 10 mm.
El contenedor de separación conectado.Lorem ipsum dolor sit amet, consectetur adipiscing elit, sed eiusmod tempor incidunt ut labore et dolore magna aliqua. Ut enim ad minim veniam, quis nostrud exercitation ullamco laboris nisi ut aliquid ex ea commodi consequat.
Carro roscado a las varillas.Deslice el carro sobre la varilla roscada y asegúrese de que las dos varillas metálicas encajen en los cojinetes lineales.
Tuercas M5 montadas en la varilla roscada.]] Después de que el carro esté a la mitad de la varilla roscada, enrosque dos tuercas M5 en la varilla roscada.
Cojinetes insertados en el extremo tensor.Inserte los dos cojinetes en las ranuras circulares en el extremo tensor.
Extremo tensor montado en las varillas.Ahora deslice el extremo tensor sobre las varillas y asegúrelo con dos tuercas M5 más en el extremo de la varilla roscada. Empuje las dos tuercas que ya están en la varilla hasta el extremo tensor para asegurarla.
Jeringa en el cuerpo y soportes del émbolo.Inserte el cuerpo de la jeringa en los soportes del cuerpo, luego deslice el émbolo en la base del soporte del émbolo.
Jeringa en el cuerpo y soportes del émbolo.Usando cuatro pernos M3 x 40 mm, cuatro arandelas M3 y cuatro tuercas M3, fije las dos piezas de sujeción al extremo tensor de la bomba. Coloque dos tuercas en la parte superior del soporte más cerca del carro y dos tuercas en la parte inferior del soporte contra el extremo tensor.
Jeringa montadaInserte la pestaña del soporte del émbolo en la parte superior del émbolo para asegurarlo a la bomba y evitar que se resbale cuando esté en uso.
Controlador: Conexión y Calibración
Esta es una descripción del uso de Franklin para controlar el dispositivo. Última versión disponible de forma gratuita en Github .
(El documento describe la electrónica tal como se implementó originalmente. Este método ya no se mantiene. Ahora se recomienda usar un controlador de impresora RepRap 3-D como RAMPS o Melzi, que puede adquirir en línea y Franklin para controlar el dispositivo. Las instrucciones originales están disponibles en la pestaña Discusión).
El motor debe conectarse al tablero de control en los terminales que están destinados al primer eje (normalmente llamado X). En Franklin, cargue el perfil de la placa que tiene, luego configure el perfil y calibre la bomba:
Establezca el número de temperaturas en 0, los ejes de posición en 1 y los extrusores y seguidores en 0.Establezca el número de temperaturas en 0, los ejes de posición en 1 y los extrusores y seguidores en 0.
Deshabilite ambos interruptores de límite.Deshabilite ambos interruptores de límite.
Establezca el acoplamiento en 100 pasos/mm y el límite de velocidad en 20 mm/s.Establezca el acoplamiento en 100 pasos/mm y el límite de velocidad en 20 mm/s.
A casa la bomba.Establezca la posición del interruptor en 0 y luego coloque la bomba en casa. Esto establece la posición actual en la posición del interruptor.
Seleccione la entrada de posición x.Seleccione la entrada de posición x. Luego presione la flecha hacia arriba y hacia abajo para mover la bomba en pasos pequeños. Página arriba y hacia abajo para moverla en pasos más grandes.
Cambie la dirección, si es necesario.La bomba debe expulsar el líquido cuando se mueve en dirección positiva. Si se mueve en la dirección equivocada, inviértalo.Saque la jeringa un poco más allá de un marcador grande. Luego, con pequeños pasos, empuje la jeringa hacia el marcador más grande para que el émbolo quede exactamente en la marca. (Debido a la reacción, desea realizar todo el procedimiento empujando únicamente).
Haga clic en el botón de inicio para establecer la posición en 0.
Empújelo más hasta llegar a otro marcador (una distancia mayor es mejor). Asegúrate de hacer pequeños pasos al final, para asegurarte de hacerlo solo empujando.
Registre la posición actual.
Divida el número informado de mm por el acoplamiento por el número de mililitros entre los marcadores. Este es el valor de acoplamiento correcto para esta jeringa.
Guarde el perfil.Después de configurar el acoplamiento correcto, ajuste la velocidad máxima a un valor que funcione (si es demasiado alto, el motor saltará) y nombre y guarde el perfil. También configure este perfil como predeterminado.
Exporta el perfil.Haga clic derecho en el enlace de exportación y guarde el destino en una ubicación de su computadora donde pueda encontrarlo. Utilice este archivo para restaurar el perfil si lo necesita.
Cambia las unidades.Si desea que la interfaz sea correcta (por supuesto que sí), abra el perfil en un editor de texto sin formato y cambie la configuración de nombre_unidad de mm a ml. Guárdelo e importe la nueva configuración. Observe cómo cambian todas las unidades en la interfaz.
La bomba ahora está lista para usar. Puede usar la entrada de la posición x para moverlo manualmente o cargar el código G que mueve la coordenada X para moverlo en un patrón preprogramado. Un ejemplo sencillo de código G es:
Tasa mínima de bombeo
La cantidad mínima de bombeo es un solo paso del motor; la cantidad depende del tamaño de la jeringa. Aquí el tornillo de avance tiene un paso de 0,8 mm y el motor realiza 3200 micropasos por revolución, por lo que un paso es un movimiento del émbolo de 0,8 mm/3200 = 250 nm. La sección transversal de una jeringa de 25 ml es de aproximadamente 4 cm², por lo que un paso es el producto de esos, que es 0,1 mm³ = 0,1 μL.
No existe un valor mínimo para la velocidad a la que puede funcionar la bomba, pero si te acercas al tamaño del paso, el flujo será en pasos notables en lugar de continuo. Por ejemplo, si desea 1 μl/min, realizará un paso cada 6 segundos.
Ver también
- Modificaciones de la bomba de jeringa de código abierto Lynch : incluye 1) Mecanismo de escape para mover el bloque empujador sin hacer funcionar el motor, 2) Abrazadera de jeringa abierta para permitir una fácil extracción, 3) Control Arduino con EasyDriver
- Laboratorio de código abierto
- Construyendo equipos de investigación con hardware gratuito y de código abierto
- Ciencia de código abierto
- Óptica de código abierto
- Impresión 3D de código abierto de OSAT
- Hardware de código abierto
- Revisión de la literatura sobre bombas de jeringa
- Mezclador nutante impreso en 3D de código abierto
- Sistema de cardán de doble eje de código abierto imprimible en 3D para mediciones optoelectrónicas
- Ystruder: extrusora multifunción de código abierto con capacidades de detección y monitoreo
- Básculas de laboratorio replicables digitalmente y de código abierto
- Diseño de horno de vacío de código abierto para secado a baja temperatura: evaluación del rendimiento para PET reciclado y biomasa
- Pipeta multicanal de código abierto impresa en 3D que cumple con la norma ISO 8655
- Rodillo de botella científica de código abierto
Iniciativas acopladas
- Piezas modificadas de la bomba de jeringa de código abierto - por Dylan Lynch
- Bomba abierta : ayuda a crear mejores dispositivos para entornos sanitarios y de laboratorio
- Bomba de jeringa abierta en La-Tecnologia de naroom - controlada por Arduino
- La bomba de jeringa OS de Will Patrick en el MIT
- Proyecto de extrusora de pasta Hedron
- Cargas de bases de datos de prueba:
- Extrusora de pasta universal
- Extrusora de arcilla Bricoleur, código abierto
- Método de pasos E por mm : método para calcular los pasos E por mm de una extrusora basada en la bomba de jeringa de código abierto.
- LVESPmm : script de Python con GUI para calcular los pasos E por mm de una extrusora basada en la bomba de jeringa de código abierto.
En las noticias
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- El diseño de bomba de jeringa imprimible en 3D reduce los costos de laboratorio - Med Device
- Las bombas de jeringa impresas en 3D podrían reducir el costo de la investigación científica - Gizmag
- La impresión 3D conduce a otro avance en equipos de laboratorio de fabricación propia - Phys.org
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- Las bombas de jeringa impresas en 3D podrían reducir el costo de la investigación sistemática - World News Source
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- RepRap: Los equipos de laboratorio de código abierto hacen que la ciencia sea más barata y más rápida - Ciencia 2.0
- Las bombas de jeringa impresas en 3D cuestan una mera fracción de las bombas tradicionales - Impresión 3D
- "Otro día, otra adición fenomenal a la lista de herramientas imprimibles en 3D prácticas, reales, tangibles y sin exageraciones que seguramente traerán algunos cambios bienvenidos. Esta vez, es la comunidad científica la que puede cantar alabanzas y levantar sus copas como están a punto de cosechar los beneficios (y ahorrar mucho dinero) de las bombas de jeringa impresas en 3D".
- Hacer ciencia ahora es más barato y más rápido - ECN
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- El mundo médico podría abaratarse mucho gracias a la impresión 3D Inside 3DP
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- Los equipos de laboratorio impresos en 3D amplían los presupuestos de investigación - Polymer Solutions Newsblog, Lab Manager
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- La ciencia ahora es más barata (y más rápida) - Today's Medical Developments
- Biblioteca de bombas de jeringa de código abierto - Replicator World
- Bomba de jeringa de código abierto - Raspberrypi.org
- Bomba de jeringa de código abierto #piday #raspberrypi @Raspberry_Pi - Adafruit
- Bomba de jeringa de código abierto - FreeIO.org
- Cómo la impresión 3D puede reducir los gastos médicos - Nation Swell
- UNA BIBLIOTECA DE PLANTILLAS PERMITE A LOS INVESTIGADORES IMPRIMIR EN 3D SUS PROPIAS BOMBAS DE JERINGA - InfoHighTech (Francia)
- Open Source Hardware soll durch Kosteneinsparung Medizin revolutionieren - 3Druck (Alemania)
- Bomba de jeringa impresa en 3D - What Next (Polonia)
- Biblioteca de modelos de impresión 3D de código abierto de bombas de inyección para ayudar a los científicos con dinero provincial - Maker8 (China)
- 3D打印,模型库,注射泵,开源 - 中关村在线办公打印频道- oa.zol.com.cn (Zhongguancun Online (zol.com.cn) - el primer portal de tecnología chino del mundo, el portal profesional de TI de mayor valor comercial de la Gran China .)
- Científicos ahorran millones en equipo con simple invento - Electrónica Online (Español)
- Una jeringa de hardware abierto impresa en 3D tiene un valor de 800 millones de dólares, según un estudio - Industria de la impresión 3D
- Los pioneros del 'hardware abierto' impulsan un kit de laboratorio de bajo costo -Nature News