В этой статье исследуется новый метод с открытым исходным кодом для разработки и производства высококачественного научного оборудования, подходящего для использования практически в любой лаборатории. Шприцевой насос был спроектирован с использованием бесплатно доступного программного обеспечения для автоматизированного проектирования (САПР) с открытым исходным кодом и изготовлен с использованием 3D- принтера RepRap с открытым исходным кодом и легкодоступных деталей. Проект, спецификация материалов и инструкции по сборке доступны всем желающим по всему миру. Предоставляется подробная информация об использовании программного обеспечения САПР и 3-D принтера RepRap. Также проиллюстрировано использование компьютера Raspberry Pi (частично с открытым исходным кодом) в качестве устройства беспроводного управления. Была оценена производительность шприцевого насоса, и подробно описаны методы, использованные для оценки. Стоимость всей системы, включая контроллер и веб-интерфейс управления, составляет порядка 5% или меньше, чем можно было бы ожидать заплатить за коммерческий шприцевой насос с аналогичными характеристиками. Конструкция должна соответствовать потребностям конкретной исследовательской деятельности, требующей шприцевого насоса, включая тщательно контролируемое дозирование реагентов, фармацевтических препаратов и доставку вязких материалов для 3D-принтера, а также других приложений.
- Исходный код линейного привода и сервера насоса находится здесь: https://github.com/mtu-most/linear-actuator.
- Если вы настраиваете свой собственный насос, вам потребуются файлы библиотеки MOST SCAD, которые можно найти здесь: https://github.com/mtu-most/most-scad-libraries Загрузите их все и поместите в ту же папку, что и файлы для насоса. -- тогда SCAD скомпилируется правильно.
- Например, файлы STL см. https://www.youmagine.com/designs/syringe-pump .
- См. также: Модификации шприцевого насоса Lynch с открытым исходным кодом - включают 1) Механизм спуска для перемещения блока толкателя без запуска двигателя, 2) Открытый зажим шприца для легкого снятия, 3) Управление Arduino с помощью EasyDriver.
- Чтобы подсчитать ценность работы над подобными проектами, см.: Количественная оценка стоимости разработки оборудования с открытым исходным кодом.
Содержание
Материалы и инструменты
 Детали для сборки шприцевого насоса.
|  Необходимые инструменты для сборки шприцевого насоса.
|
Как создать шприцевой насос с открытым исходным кодом
Конец двигателя прикреплен к двигателюЗакрепите двигатель со стороны двигателя с помощью 4 шайб M3 и 4 винтов M3 x 20 мм с головкой под торцевой ключ.
Металлические стержни вставлены в конец двигателяВставьте 2 металлических стержня в конец двигателя, затем закрепите их на месте с помощью 2 гаек M3 и 2 винтов M3 x 10 мм с головкой под торцевой ключ.
Резьбовой стержень, соединенный с двигателемВставьте резьбовой стержень в муфту наполовину, вторая половина должна оказаться на двигателе, зафиксируйте.
Выдолбленная каретаРучной дрелью или ножом выдолбите два конца каретки, чтобы сделать отверстие в пластике.
Линейные подшипники и гайка вставлены в каретку.]] Зафиксируйте линейные подшипники на полых концах каретки. Затем вставьте гайку М5 в гайкоуловитель в нижней части каретки.
Основание держателя плунжера, прикрепленное к каретке]] Прикрепите основание держателя плунжера к каретке с помощью 2 гаек M3 и 2 винтов с головкой под торцевой ключ M3 x 10 мм.
Подключаемый разделительный контейнер.Lorem ipsum dolor sit amet, consectetur adipiscing elit, sed eiusmod tempor incidunt ut Labore et dolore magna aliqua. Ut enim ad minim veniam, quis nostrum ullamco Laboris Nisi ut aliquid ex ea commodi consequat.
Каретка навинчивается на стержниНаденьте каретку на резьбовой стержень и убедитесь, что два металлических стержня вошли в линейные подшипники.
Гайки М5 установлены на резьбовом стержне.]] После того, как каретка окажется на середине резьбового стержня, навинтите две гайки М5 на резьбовой стержень.
Подшипники вставлены в конец натяжного роликаВставьте два подшипника в круглые пазы на конце натяжного ролика.
Натяжной конец установлен на стержняхТеперь наденьте конец натяжного ролика на стержни и закрепите его еще двумя гайками М5 на конце стержня с резьбой. Нажмите две гайки, уже находящиеся на стержне, до конца натяжного ролика, чтобы закрепить его.
Шприц в корпусе и держатели плунжераВставьте корпус шприца в держатели корпуса, затем вставьте поршень в основание держателя поршня.
Шприц в корпусе и держатели плунжераС помощью четырех болтов M3 x 40 мм, четырех шайб M3 и четырех гаек M3 закрепите два держателя на натяжном конце насоса. Поместите две гайки в верхнюю часть держателя ближе к каретке и две гайки в нижнюю часть держателя напротив натяжного конца.
Установленный шприцВставьте выступ держателя плунжера в верхнюю часть плунжера, чтобы закрепить его на помпе и предотвратить соскальзывание при использовании.
Контроллер: подключение и калибровка
Это описание использования Франклина для управления устройством. Последняя версия доступна бесплатно на Github .
(В документе описана электроника в том виде, в котором она была изначально реализована. Этот метод больше не поддерживается. Теперь рекомендуется использовать контроллер 3D-принтера RepRap, такой как RAMPS или Melzi, который вы можете подобрать в Интернете и Франклин для управления Оригинальная инструкция доступна во вкладке Обсуждение.)
Двигатель необходимо подключить к плате управления к клеммам, предназначенным для первой оси (обычно называемой X). Во Франклине загрузите профиль для имеющейся у вас платы, затем настройте профиль и откалибруйте насос:
Установите количество времен на 0, оси положения на 1, а экструдеры и толкатели на 0.Установите количество времен на 0, оси положения на 1, а экструдеры и толкатели на 0.
Отключите оба концевых выключателя.Отключите оба концевых выключателя.
Установите для муфты скорость 100 шагов/мм и ограничение скорости 20 мм/с.Установите для муфты скорость 100 шагов/мм и ограничение скорости 20 мм/с.
Домашний насос.Установите положение переключателя на 0, затем включите насос. Это устанавливает текущее положение в положение переключателя.
Выберите вход позиции x.Выберите вход позиции x. Затем нажимайте стрелки вверх и вниз, чтобы перемещать насос небольшими шагами. Страница вверх и вниз, чтобы перемещать насос более крупными шагами.
При необходимости измените направление.Насос должен выталкивать жидкость при движении в положительном направлении. Если он движется в неправильном направлении, переверните его.Вытащите шприц немного за большую отметку. Затем маленькими шажками подтолкните шприц к отметке большего размера так, чтобы поршень оказался точно на отметке. (Из-за люфта вам нужно выполнить всю процедуру, только нажимая.)
Нажмите кнопку «Домой», чтобы установить позицию на 0.
Толкайте его дальше, пока не дойдете до другого маркера (чем больше расстояние, тем лучше). Обязательно делайте небольшие шаги в конце, чтобы быть уверенным, что вы делаете это, только нажимая.
Запишите текущее положение.
Разделите полученное количество мм, умноженное на сцепление, на количество миллилитров между маркерами. Это правильное значение соединения для этого шприца.
Сохраните профиль.После установки правильной муфты отрегулируйте максимальную скорость до подходящего значения (если она слишком высокая, двигатель будет прыгать), назовите и сохраните профиль. Также установите этот профиль по умолчанию.
Экспортируйте профиль.Щелкните правой кнопкой мыши ссылку экспорта и сохраните цель в папке на своем компьютере, где вы сможете ее найти. Используйте этот файл для восстановления профиля, если вам это нужно.
Поменяйте единицы.Если вы хотите, чтобы интерфейс был корректным (конечно, хотите), откройте профиль в текстовом редакторе и измените настройку unit_name с мм на мл. Сохраните его и импортируйте новые настройки. Обратите внимание, как меняются все юниты в интерфейсе.
Теперь насос готов к использованию. Вы можете использовать запись позиции X, чтобы переместить ее вручную, или загрузить G-код, который перемещает координату X, чтобы переместить ее по заранее запрограммированному шаблону. Простой пример G-кода:
Минимальная скорость насоса
Минимальная мощность насоса составляет один шаг двигателя; сколько это зависит от размера шприца. Здесь шаг ходового винта составляет 0,8 мм, а двигатель совершает 3200 микрошагов за оборот, поэтому один шаг соответствует перемещению плунжера 0,8 мм/3200 = 250 нм. Поперечное сечение шприца емкостью 25 мл составляет около 4 см², поэтому один шаг представляет собой произведение этих чисел и составляет 0,1 мм³ = 0,1 мкл.
Минимального значения скорости, с которой может работать насос, не существует, но если вы приблизитесь к размеру шага, поток будет заметными скачками, а не непрерывным. Например, если вам нужна скорость 1 мкл/мин, он будет делать один шаг каждые 6 секунд.
Смотрите также
- Модификации шприцевого насоса Lynch с открытым исходным кодом - включают в себя 1) Механизм спуска для перемещения блока толкателя без запуска двигателя, 2) Открытый зажим шприца для легкого снятия, 3) Управление Arduino с помощью EasyDriver
- Лаборатория с открытым исходным кодом
- Создание исследовательского оборудования с использованием бесплатного оборудования с открытым исходным кодом.
- Наука с открытым исходным кодом
- Оптика с открытым исходным кодом
- 3D-печать OSAT с открытым исходным кодом
- Аппаратное обеспечение с открытым исходным кодом
- Обзор литературы по шприцевым насосам
- Нутирующий миксер с открытым исходным кодом, напечатанный на 3D-принтере
- Двухосевая карданная система с открытым исходным кодом для 3D-печати для оптоэлектронных измерений
- Ystrumer: многофункциональный экструдер с открытым исходным кодом и возможностями измерения и мониторинга.
- Лабораторные весы с открытым исходным кодом, воспроизводимые в цифровой форме
- Конструкция вакуумной печи с открытым исходным кодом для низкотемпературной сушки: оценка эффективности переработанного ПЭТ и биомассы
- Многоканальная пипетка с открытым исходным кодом, 3D-печать, соответствующая стандарту ISO 8655
- Научный ролик для бутылок с открытым исходным кодом
Совместные инициативы
- Модифицированные детали шприцевого насоса с открытым исходным кодом - Дилан Линч
- Открытый насос. Помогите создать более совершенные устройства для здравоохранения и лабораторных условий.
- Открытый шприцевой насос на Hackaday от naroom — под управлением Arduino
- Шприцевой насос Уилла Патрика OS в Массачусетском технологическом институте
- Проект экструдера для пасты Hedron
- Загрузка пробной базы данных:
- Универсальный экструдер для пасты.
- Экструдер Bricoleur Clay, с открытым исходным кодом
- Метод E-шагов на мм — метод расчета E-шагов на мм экструдера на основе шприцевого насоса с открытым исходным кодом.
- LVESPmm — скрипт Python с графическим интерфейсом для расчета количества шагов на мм экструдера на основе шприцевого насоса с открытым исходным кодом.
В новостях
- Наука стала дешевле (и быстрее): библиотека дизайна позволяет исследователям печатать свои собственные шприцевые насосы
- Врачи могут напечатать свои собственные инструменты на 3D-принтере за небольшие деньги - Gizmodo, Gizmodo India , Gizmodo Australia , USA News
- Шприцевые насосы, напечатанные на 3D-принтере, идеально подходят для ученых, испытывающих нехватку денег
- Конструкция шприцевого насоса, которую можно напечатать на 3D-принтере, снижает затраты на лабораторию - Med Device
- Шприцевые насосы, напечатанные на 3D-принтере , могут сократить расходы на научные исследования
- 3D-печать ведет к еще одному прорыву в создании лабораторного оборудования своими руками - Phys.org
- Лабораторное оборудование с помощью 3D-печати своими руками - Nanowerk
- Шприцевые насосы, напечатанные на 3D-принтере, могут сократить расходы на систематические исследования – World News Source
- Исследователи теперь могут печатать свои собственные шприцевые насосы на 3D-принтере с помощью RepRap - 3Ders
- Заниматься наукой стало дешевле и быстрее - Science Codex
- RepRap: Лабораторное оборудование с открытым исходным кодом делает науку дешевле и быстрее - Science 2.0
- Шприцевые насосы, напечатанные на 3D-принтере, стоят лишь часть традиционных насосов - 3D-печать
- «Еще один день, еще одно феноменальное дополнение к списку практических, не требующих ажиотажа, реальных, осязаемых инструментов для 3D-печати, которые обязательно принесут некоторые долгожданные изменения. На этот раз именно научное сообщество может петь дифирамбы и поднимать бокалы, они собираются воспользоваться преимуществами – и сэкономить кучу денег – на шприцевых насосах, напечатанных на 3D-принтере».
- Заниматься наукой стало дешевле и быстрее - ECN
- Врачи теперь могут печатать шприцевые насосы на 3D- принтере за гроши
- 3DP ведет к еще одному прорыву в производстве научного оборудования своими руками — Engineering.com
- Медицинский мир может стать намного дешевле благодаря 3D-печати Внутри 3DP
- Шприцевые насосы, напечатанные на 3D-принтере, могут сократить расходы на научные исследования — Electronic Engineering Journal
- Michigan Tech предлагает бесплатные проекты лабораторного оборудования для 3D- печати
- Лабораторное оборудование, напечатанное на 3D-принтере, увеличивает бюджеты исследований - блог новостей Polymer Solutions, руководитель лаборатории
- Новые проекты с открытым исходным кодом делают лабораторную работу доступной - The Lode
- Наука стала дешевле (и быстрее) – современные достижения в области медицины
- Библиотека шприцевых насосов с открытым исходным кодом — Replicator World
- Шприцевой насос с открытым исходным кодом — Raspberrypi.org
- Шприцевой насос с открытым исходным кодом #piday #raspberrypi @Raspberry_Pi - Adafruit
- Шприцевой насос с открытым исходным кодом - FreeIO.org
- Как 3D-печать может сократить медицинские расходы
- БИБЛИОТЕКА ШАБЛОНОВ ПОЗВОЛЯЕТ ИССЛЕДОВАТЕЛЯМ ПЕЧАТЬ В 3D СОБСТВЕННЫЕ ШПРИЦОВЫЕ НАСОСЫ - InfoHighTech (Франция)
- Аппаратное обеспечение с открытым исходным кодом для революционных медицинских услуг - 3Druck (Германия)
- Шприцевой насос, напечатанный на 3D-принтере - Что дальше (Польша)
- Библиотека моделей 3D-печати инжекторных насосов с открытым исходным кодом, которая поможет ученым провинциальными деньгами - Maker8 (Китай)
- 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) — первый в мире китайский технологический портал, самый коммерчески ценный портал для профессиональных ИТ-специалистов в Большом Китае .)
- Científicos ahorran millones en Equipment con simple invento - Электроника онлайн (испанский)
- Открытый аппаратный шприц, напечатанный на 3D-принтере, принес стоимость в 800 миллионов долларов - исследование показало - Индустрия 3D-печати
- Пионеры «открытого оборудования» настаивают на создании недорогого лабораторного комплекта – Nachedeu