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 um software de design auxiliado 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. Detalhes são fornecidos cobrindo o uso do software CAD e da impressora 3-D RepRap. O uso de um computador Raspberry Pi (parcialmente de código aberto) como um dispositivo de controle sem fio também é ilustrado. O desempenho da bomba de seringa foi avaliado e os métodos usados 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 design deve atender às necessidades de uma determinada atividade de pesquisa que exija uma bomba de seringa, incluindo dosagem cuidadosamente controlada de reagentes, produtos farmacêuticos e entrega de mídia viscosa de impressora 3-D, entre outras aplicações.
- O código-fonte do atuador linear e do servidor da bomba estão localizados 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, veja https://www.youmagine.com/designs/syringe-pump
- Veja também: Modificações de código aberto na bomba de seringa Lynch - inclui 1) Mecanismo de escape para mover o bloco do empurrador sem acionar o motor, 2) Grampo de seringa aberto para permitir fácil remoção, 3) Controle Arduino com EasyDriver.
- Para calcular o valor de trabalhar em projetos como este, veja: Quantificando o valor do desenvolvimento de hardware de código aberto
Conteúdo
Materiais e Ferramentas
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Como construir uma bomba de seringa de código aberto
Fixe o motor na extremidade do motor usando 4 arruelas M3 e 4 parafusos de cabeça sextavada M3 x 20 mm.
Insira as 2 hastes de metal na extremidade do motor e prenda-as no lugar com 2 porcas M3 e 2 parafusos de cabeça sextavada M3 x 10 mm.
Insira a haste roscada no acoplador até a metade, a outra metade deve ficar no motor, prenda-a.
Escave as duas extremidades do carro, com uma broca manual ou faca para fazer um furo no plástico
Rolamentos lineares e porca inseridos no carro.]] Encaixe os rolamentos lineares no lugar nas extremidades ocas do carro. Em seguida, insira uma porca M5 na porca-armadilha na parte inferior do carro.
Base do suporte do êmbolo fixada ao carro]]Fixe a base do suporte do êmbolo ao carro com 2 porcas M3 e 2 parafusos de cabeça sextavada M3 x 10 mm.
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Deslize o carro na haste roscada e certifique-se de que as duas hastes de metal se encaixem nos rolamentos lineares
Porcas M5 montadas na haste roscada.]] Depois que o carro estiver na metade da haste roscada, rosqueie duas porcas M5 na haste roscada.
Insira os dois rolamentos nas ranhuras circulares na extremidade intermediária.
Agora deslize a extremidade intermediária nas hastes e prenda-a com mais duas porcas M5 na extremidade da haste roscada. Empurre as duas porcas já na haste até a extremidade intermediária para prendê-la.
Insira o corpo da seringa nos suportes do corpo e deslize o êmbolo na base do suporte do êmbolo
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.
Insira a aba do suporte do êmbolo na parte superior do êmbolo para prendê-lo à bomba e evitar que ele escorregue durante o uso.
Controlador: Conexão e Calibração
Esta é uma descrição para usar o Franklin para controlar o dispositivo. Última versão disponível gratuitamente no Github .
(O artigo descreve a eletrônica como foi implementada originalmente. Este método não é mais mantido. Agora é recomendado usar um controlador de impressora 3-D RepRap, como um RAMPS ou Melzi, que você pode comprar online, e Franklin para controlar o dispositivo. As instruções originais estão disponíveis na guia Discussão.)
O motor deve ser conectado à placa de controle nos terminais que são destinados ao primeiro eixo (normalmente chamado de X). No Franklin, carregue o perfil para a placa que você tem, então configure o perfil e calibre a bomba:
Puxe a seringa um pouco para fora, passando por um marcador grande. Então, usando pequenos passos, empurre a seringa para o marcador maior, de modo que o êmbolo fique exatamente na marca. (Por causa da folga, você quer fazer todo o procedimento apenas empurrando.)
Clique no botão home para definir a posição como 0.
Empurre-o mais até chegar a outro marcador (distância maior é melhor). Certifique-se de dar pequenos passos no final, para ter certeza de que você faz isso apenas empurrando.
Registre a posição atual.
Divida o número relatado de mm vezes o acoplamento pelo número de mililitros entre os marcadores. Este é o valor correto de acoplamento para esta seringa.
Após definir o acoplamento correto, ajuste a velocidade máxima para um valor que funcione (se for muito alto, o motor pulará) e nomeie e salve o perfil. Defina também este perfil como padrão.
Clique com o botão direito no link de exportação e salve o alvo em um local no seu computador onde você possa encontrá-lo. Use este arquivo para restaurar o perfil, se precisar.
Se você quiser que a interface fique correta (claro que quer), abra o perfil em um editor de texto simples e altere a configuração unit_name de mm para mL. Salve 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 de posição x para movê-la manualmente ou carregar o G-Code que move a coordenada X para movê-la em um padrão pré-programado. Um exemplo simples de G-Code é:
Taxa mínima de bombeamento
A quantidade mínima de bombeamento é um único passo do motor; o quanto isso depende do tamanho da seringa. Aqui, o parafuso de avanço tem um passo de 0,8 mm e o motor faz 3200 micropassos por revolução, então um passo é um movimento do êmbolo de 0,8 mm/3200=250 nm. A seção transversal de uma seringa de 25 ml é de cerca de 4 cm², então um passo é o produto desses, que é 0,1 mm³=0,1 μL.
Não há 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, ela fará um passo a cada 6 segundos.
Veja também
- Modificações de bomba de seringa de código aberto Lynch - inclui 1) Mecanismo de escape para mover o bloco do empurrador sem acionar o motor, 2) Grampo de seringa aberto 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 do OSAT
- Hardware de código aberto
- Revisão da literatura sobre bomba de seringa
- Misturador de Nutating 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 laboratório replicáveis digitalmente de código aberto
- 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 garrafas científico de código aberto
- Imprensa científica de código aberto, fria e quente, para investigar propriedades de materiais baseados em polímeros
Iniciativas Acopladas
- Peças modificadas de bomba de seringa de código aberto - por Dylan Lynch
- Bomba aberta - Ajude a criar melhores dispositivos para ambientes de saúde e laboratório
- Bomba de seringa aberta no Hackaday por naroom - controlado por Arduino
- Bomba de seringa OS de Will Patrick no MIT
- Projeto Extrusora de Pasta Hedron
- Uploads de banco de dados de teste:
- Extrusora de pasta universal
- Extrusora de argila Bricoleur, código aberto
- Método E-steps-per-mm - Método para calcular os E-steps-per-mm de uma extrusora com base na bomba de seringa de código aberto.
- LVESPmm - Script Python com GUI para calcular os E-Steps-per-mm de uma extrusora com base na Bomba de Seringa de Código Aberto.
Nas notícias
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- Bombas de seringa impressas em 3D podem reduzir o custo da pesquisa científica - Gizmag
- Impressão 3D leva a outro avanço em equipamentos de laboratório do tipo "faça você mesmo" - Phys.org
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- Bombas de seringa impressas em 3D podem reduzir custos de pesquisa sistemática - World News Source
- Pesquisadores agora podem imprimir em 3D suas próprias bombas de seringa usando um RepRap - 3Ders
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- Bombas de seringa impressas em 3D custam apenas uma fração das bombas tradicionais - Impressão 3D
- "Mais um dia, mais uma 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 cantar louvores e levantar seus copos, pois está prestes a colher os benefícios – e economizar muito – em bombas de seringa impressas em 3D."
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- Médicos podem imprimir bombas de seringa em 3D por uma ninharia agora - Softpedia
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- Equipamento de laboratório impresso em 3D amplia orçamentos de pesquisa - Polymer Solutions Newsblog, Lab Manager
- Novos designs de código aberto tornam o trabalho de laboratório acessível - The Lode
- A ciência ficou mais barata (e mais rápida) - Desenvolvimentos médicos de hoje
- Biblioteca de bombas de seringa de código aberto - Replicator World
- Bomba de seringa de código aberto - Raspberrypi.org
- Bomba de seringa de código aberto #piday #raspberrypi @Raspberry_Pi - Adafruit
- Bomba de seringa de código aberto - FreeIO.org
- Como a impressão 3D pode reduzir despesas médicas - Nation Swell
- UMA BIBLIOTECA DE MODELOS PERMITE QUE PESQUISADORES IMPRIMAM EM 3D SUAS PRÓPRIAS BOMBAS DE SERINGA - InfoHighTech (França)
- Hardware de código aberto soll durch Kosteneinsparung Medizin Revolutionieren - 3Druck (Alemanha)
- Bomba de seringa impressa em 3D - What Next (Polônia)
- Biblioteca de modelos de impressão 3D de código aberto de bombas de injeção para ajudar cientistas com dinheiro 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) - o primeiro portal de tecnologia chinês do mundo, o portal profissional de TI mais comercialmente valioso da Grande China .)
- Científicos ahorran millones en equipo con simple invento - Electronics Online (Espanhol)
- Seringa de hardware aberto impressa em 3D rende US$ 800 milhões, segundo estudo - Indústria de impressão 3D
- Pioneiros do 'hardware aberto' pressionam por kit de laboratório de baixo custo - Nature News