Bomba de seringa de código aberto

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Este artigo explora um novo método de código aberto para desenvolver e fabricar equipamentos científicos de alta qualidade, adequados para uso em praticamente qualquer laboratório. Uma bomba de seringa foi projetada usando software de design assistido por computador (CAD) de código aberto disponível gratuitamente e fabricada usando uma impressora 3-D RepRap de código aberto e peças prontamente disponíveis. O design, a lista de materiais e as instruções de montagem estão disponíveis globalmente para qualquer pessoa que deseje usá-los. São fornecidos detalhes sobre o uso do software CAD e da impressora 3D RepRap. O uso de um computador Raspberry Pi (parcialmente de código aberto) como dispositivo de controle sem fio também é ilustrado. O desempenho da bomba de seringa foi avaliado e os métodos utilizados para avaliação são detalhados. O custo de todo o sistema, incluindo o controlador e a interface de controle baseada na web, é da ordem de 5% ou menos do que se esperaria pagar por uma bomba de seringa comercial com desempenho semelhante. O projeto deve atender às necessidades de uma determinada atividade de pesquisa que exige uma bomba de seringa, incluindo dosagem cuidadosamente controlada de reagentes, produtos farmacêuticos e distribuição de mídia viscosa para impressora 3-D, entre outras aplicações.

• O código-fonte do atuador linear e do servidor da bomba está hospedado aqui: https://github.com/mtu-most/linear-actuator
• Se você estiver personalizando sua própria bomba, precisará da MAIORIA dos arquivos da biblioteca SCAD encontrados aqui: https://github.com/mtu-most/most-scad-libraries Baixe todos eles e coloque-os na mesma pasta dos arquivos da bomba -- então o SCAD será compilado corretamente.
• Por exemplo, arquivos STL, consulte https://www.youmagine.com/designs/syringe-pump
• Veja também: Modificações da bomba de seringa de código aberto Lynch - inclui 1) Mecanismo de escape para mover o bloco empurrador sem ligar o motor, 2) Braçadeira de seringa aberta para permitir fácil remoção, 3) Controle Arduino com EasyDriver.
• Para calcular o valor de trabalhar em projetos como este, consulte: Quantificando o valor do desenvolvimento de hardware de código aberto

E. Apresentação Hunt D80 sobre a bomba de seringa de código aberto

Materiais e Ferramentas

Peças para montagem da bomba de seringa. Materiais Impresso em 3D Contar Extremidade do motor 1 Transporte 1 Base do suporte do êmbolo 1 Guia Suporte do êmbolo 1 Suporte para corpo 2 Extremidade Inativa 1 Motores e Metais Contar Motor NEMA17 1 Acoplamento de eixo de 5 mm x 5 mm 1 rolamento de esferas 625z 2 Rolamento linear LM6UU 2 Parafuso de cabeça cilíndrica M3 x 10mm 6 Parafusos de cabeça cilíndrica M3 x 20mm 4 Parafusos de cabeça cilíndrica M3 x 40 mm 4 Porca sextavada M3 13 Porca sextavada M5 5 Haste roscada M5 0,2 m 1 Aço ferramenta A2 de 6 mm 0,2 m 2

Ferramentas necessárias para montagem da bomba de seringa. Ferramentas Chave Allen M3 Broca de 3mm

Como construir uma bomba de seringa de código aberto

1

Extremidade do motor montada no motor

Prenda o motor na extremidade do motor usando 4 arruelas M3 e 4 parafusos Allen M3 x 20 mm.

2

Hastes metálicas inseridas na extremidade do motor

Insira as 2 hastes de metal na extremidade do motor e, em seguida, fixe-as no lugar com 2 porcas M3 e 2 parafusos Allen M3 x 10 mm.

3

Haste roscada acoplada ao motor

Insira a haste roscada no acoplador até a metade, a outra metade deve ficar no motor, fixe-a.

4

Carruagem oca

Esvazie as duas extremidades do carro, com uma broca manual ou faca para fazer um furo no plástico

5

Rolamentos lineares e porca inseridos no carro.]] Encaixe os rolamentos lineares no lugar nas extremidades ocas do carro. Em seguida, insira uma porca M5 no porta-nozes na parte inferior do carro.

6

Base do suporte do êmbolo preso ao carro]] Fixe a base do suporte do êmbolo ao carro com 2 porcas M3 e 2 parafusos Allen M3 x 10mm.

7

O recipiente de separação conectado.

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8

Carro rosqueado nas hastes

Deslize o carro na haste roscada e certifique-se de que as duas hastes de metal se encaixem nos rolamentos lineares

9

Porcas M5 montadas na haste roscada.]] Depois que o carro estiver no meio da haste roscada, rosqueie duas porcas M5 na haste roscada.

10

Rolamentos inseridos na extremidade intermediária

Insira os dois rolamentos nas ranhuras circulares na extremidade intermediária.

11

Extremidade intermediária montada nas hastes

Agora deslize a extremidade intermediária nas hastes e prenda-a com mais duas porcas M5 na extremidade da haste roscada. Empurre as duas porcas que já estão na haste até a extremidade intermediária para prendê-la.

12

Seringa no corpo e porta-êmbolos

Insira o corpo da seringa nos suportes do corpo e, em seguida, deslize o êmbolo na base do suporte do êmbolo

13

Seringa no corpo e porta-êmbolos

Usando quatro parafusos M3 x 40 mm, quatro arruelas M3 e quatro porcas M3, prenda as duas peças de fixação à extremidade intermediária da bomba. Coloque duas porcas na parte superior do suporte, mais perto do carro, e duas porcas na parte inferior do suporte, contra a extremidade intermediária.

14

Seringa montada

Insira a aba do suporte do êmbolo na parte superior do êmbolo para prendê-lo à bomba e evitar escorregões durante o uso.

Controlador: Conexão e Calibração

Esta é uma descrição para usar o Franklin para controlar o dispositivo. Versão mais recente disponível gratuitamente no Github .

(O artigo descreve a eletrônica como foi originalmente implementada. Este método não é mais mantido. Agora é recomendado usar um controlador de impressora 3-D RepRap, como RAMPS ou Melzi, que você pode adquirir online e Franklin para controlar o dispositivo. As instruções originais estão disponíveis na guia Discussão.)

O motor deve ser conectado ao cartão de controle nos terminais destinados ao primeiro eixo (normalmente denominado X). No Franklin, carregue o perfil da placa que você possui, configure o perfil e calibre a bomba:

1

Defina o número de temperaturas como 0, os eixos de posição como 1 e as extrusoras e seguidores como 0.

Defina o número de temperaturas como 0, os eixos de posição como 1 e as extrusoras e seguidores como 0.

2

Desative ambos os interruptores de limite.

Desative ambos os interruptores de limite.

3

Defina o acoplamento para 100 passos/mm e o limite de velocidade para 20 mm/s.

Defina o acoplamento para 100 passos/mm e o limite de velocidade para 20 mm/s.

4

Coloque a bomba em casa.

Defina a posição do interruptor para 0 e, em seguida, coloque a bomba em posição inicial. Isso define a posição atual para a posição da chave.

5

Selecione a entrada da posição x.

Selecione a entrada da posição x. Em seguida, pressione a seta para cima e para baixo para mover a bomba em passos pequenos e para cima e para baixo para movê-la em passos maiores.

6

Mude a direção, se necessário.

A bomba deve empurrar o líquido para fora ao se mover na direção positiva. Se estiver se movendo na direção errada, inverta-o.

12

Salve o perfil.

Após configurar o acoplamento correto, ajuste a velocidade máxima para um valor que funcione (se for muito alta, o motor irá pular) e nomeie e salve o perfil. Defina também este perfil como padrão.

13

Exporte o perfil.

Clique com o botão direito no link de exportação e salve o destino em um local do seu computador onde você possa encontrá-lo. Use este arquivo para restaurar o perfil, se necessário.

14

Mude as unidades.

Se você deseja que a interface esteja correta (é claro que deseja), abra o perfil em um editor de texto simples e altere a configuração unit_name de mm para mL. Salve-o e importe as novas configurações. Observe como todas as unidades na interface mudam.

A bomba agora está pronta para uso. Você pode usar a entrada da posição x para movê-la manualmente ou fazer upload do G-Code que move a coordenada X para movê-la em um padrão pré-programado. Um exemplo simples de código G é:

G1 X10 F600; Empurre 10 mL a 600 mL/min (10 mL/s).G1X1F120; Empurre 1 mL a 100 mL/min (2 mL/s).G4P500; Aguarde 500 ms.G1X1; Empurre outro mL na mesma velocidade.G1 X10 F600; Repita.G1 X1 F120G0X-5; Retire 5 mL na velocidade máxima.

Taxa Mínima de Bomba

A quantidade mínima de bomba é uma única etapa do motor; quanto isso depende do tamanho da seringa. Aqui o parafuso de avanço tem um passo de 0,8 mm e o motor dá 3.200 micropassos por revolução, portanto, um passo é um movimento do êmbolo de 0,8 mm/3.200 = 250 nm. A seção transversal de uma seringa de 25ml tem cerca de 4cm², então um passo é o produto deles, que é 0,1mm³=0,1μL.

Não existe um valor mínimo para a velocidade que a bomba pode atingir, mas se você chegar perto do tamanho do passo, o fluxo será em passos perceptíveis em vez de contínuo. Por exemplo, se você quiser 1μL/min, ele fará uma etapa a cada 6 segundos.

Veja também

• Modificações da bomba de seringa de código aberto Lynch - inclui 1) Mecanismo de escape para mover o bloco empurrador sem ligar o motor, 2) Braçadeira de seringa aberta para permitir fácil remoção, 3) Controle Arduino com EasyDriver
• Laboratório de código aberto
• Construindo equipamentos de pesquisa com hardware gratuito e de código aberto
• Ciência de código aberto
• Óptica de código aberto
• Impressão 3D de código aberto de OSAT
• Hardware de código aberto
• Revisão da literatura sobre bomba de seringa
• Misturador de nutação impresso em 3D de código aberto
• Sistema de cardan de eixo duplo de código aberto imprimível em 3D para medições optoeletrônicas
• Ystruder: extrusora multifuncional de código aberto com recursos de detecção e monitoramento
• Balanças de nível laboratorial de código aberto digitalmente replicáveis
• Projeto de forno a vácuo de código aberto para secagem em baixa temperatura: avaliação de desempenho para PET reciclado e biomassa
• Pipeta multicanal impressa em 3D de código aberto compatível com ISO 8655
• Rolo de garrafa científica de código aberto

Iniciativas Acopladas

• Peças modificadas da bomba de seringa de código aberto - por Dylan Lynch
• Bomba aberta -Ajude a criar dispositivos melhores para ambientes de saúde e de laboratório
• Bomba de seringa aberta no Hackaday por naroom - controlada por Arduino
• A bomba de seringa OS de Patrick no MIT
• Projeto Extrusora de Pasta Hedron
• Uploads de banco de dados de teste:
  • http://3dprint.nih.gov/discover/3dpx-000674
  • https://www.youmagine.com/designs/syringe-pump
• Extrusora de pasta universal
• Extrusora de argila Bricoleur, código aberto
• Método de passos E por mm - Método para calcular os passos E por mm de uma extrusora com base na bomba de seringa de código aberto.
• LVESPmm - Script Python com GUI para cálculo de E-Steps-per-mm de uma extrusora baseada na Bomba de Seringa Open Source.

Nas noticias

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"Mais um dia, outra adição fenomenal à lista de ferramentas práticas, sem exageros, reais, tangíveis e imprimíveis em 3D, que certamente trarão algumas mudanças bem-vindas. Desta vez, é a comunidade científica que pode elogiar e levantar suas taças como eles estão prestes a colher os benefícios – e economizar muito – em bombas de seringa impressas em 3D.”

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