Bài viết này khám phá một phương pháp nguồn mở mới để phát triển và sản xuất thiết bị khoa học chất lượng cao phù hợp để sử dụng trong hầu hết mọi phòng thí nghiệm. Một máy bơm ống tiêm được thiết kế bằng phần mềm thiết kế hỗ trợ máy tính (CAD) nguồn mở có sẵn miễn phí và được sản xuất bằng máy in RepRap 3-D nguồn mở và các bộ phận có sẵn. Thiết kế, danh mục vật liệu và hướng dẫn lắp ráp có sẵn trên toàn cầu cho bất kỳ ai muốn sử dụng chúng. Thông tin chi tiết được cung cấp bao gồm việc sử dụng phần mềm CAD và máy in RepRap 3-D. Việc sử dụng máy tính Raspberry Pi (một phần nguồn mở) làm thiết bị điều khiển không dây cũng được minh họa. Hiệu suất của bơm tiêm đã được đánh giá và các phương pháp được sử dụng để đánh giá đều được trình bày chi tiết. Chi phí của toàn bộ hệ thống, bao gồm bộ điều khiển và giao diện điều khiển dựa trên web, vào khoảng 5% hoặc thấp hơn mức mà người ta mong đợi trả cho một máy bơm ống tiêm thương mại có hiệu suất tương tự. Thiết kế phải phù hợp với nhu cầu của một hoạt động nghiên cứu nhất định cần có bơm tiêm bao gồm việc kiểm soát liều lượng thuốc thử, dược phẩm và phân phối phương tiện máy in 3-D nhớt cùng với các ứng dụng khác.
- Mã nguồn của bộ truyền động tuyến tính và máy chủ máy bơm được đặt ở đây: https://github.com/mtu-most/Linear-actuator
- Nếu bạn đang tùy chỉnh máy bơm của riêng mình, bạn sẽ cần các tệp thư viện SCAD NHẤT có thể tìm thấy ở đây: https://github.com/mtu-most/most-scad-libraries Tải xuống tất cả và đặt chúng vào cùng thư mục với các tệp cho máy bơm -- sau đó SCAD sẽ biên dịch chính xác.
- Ví dụ: các tệp STL, hãy xem https://www.youmagine.com/designs/syringe-pump
- Xem thêm: Lynch sửa đổi máy bơm ống tiêm mã nguồn mở - bao gồm 1) Cơ chế thoát để di chuyển khối đẩy mà không cần chạy động cơ, 2) Kẹp ống tiêm mở để cho phép tháo ra dễ dàng, 3) Điều khiển Arduino với EasyDriver.
- Để tính toán giá trị của việc thực hiện công việc trong các dự án như thế này, hãy xem: Định lượng giá trị của việc phát triển phần cứng nguồn mở
Nội dung
Vật liệu và Công cụ
 Bộ phận lắp ráp bơm tiêm.
|  Dụng cụ cần thiết để lắp ráp bơm tiêm.
|
Cách xây dựng một máy bơm ống tiêm nguồn mở
Đầu động cơ gắn vào động cơCố định động cơ vào đầu động cơ bằng 4 vòng đệm M3 và 4 vít có nắp đầu có ổ cắm M3 x 20 mm.
Thanh kim loại lắp vào đầu động cơChèn 2 thanh kim loại vào đầu động cơ, sau đó cố định chúng vào vị trí bằng 2 đai ốc M3 và 2 vít có nắp đầu ổ cắm M3 x 10mm.
Thanh ren ghép với động cơChèn thanh ren vào nửa khớp nối, nửa còn lại nằm trên động cơ, cố định chắc chắn.
Xe ngựa rỗngKhoét rỗng hai đầu toa xe, dùng mũi khoan hoặc dao cầm tay tạo một lỗ trên tấm nhựa
Vòng bi tuyến tính và đai ốc được lắp vào bàn trượt.]] Lắp vòng bi tuyến tính vào đúng vị trí trên các đầu rỗng của bàn trượt. Sau đó lắp đai ốc M5 vào bẫy đai ốc ở đáy xe.
Đế của giá đỡ pít tông được gắn vào bàn trượt]]Gắn đế của giá đỡ pít tông vào bàn trượt bằng 2 đai ốc M3 và 2 vít có nắp đầu có ổ cắm M3 x 10mm.
Thùng chứa phân tách được kết nối.Lorem ipsum dolor sit amet, consectetur adipiscing elit, sed eiusmod tempor incidunt ut labe et dolore magna aliqua. Với một mục tiêu tối thiểu là có thể làm được, điều này sẽ làm cho sức lao động của bạn không còn ở trạng thái lỏng nữa mà là hậu quả của một hàng hóa.
Xe ngựa được luồn vào các thanhTrượt cỗ xe lên thanh ren và đảm bảo hai thanh kim loại vừa khít với ổ trục tuyến tính
Đai ốc M5 được gắn trên thanh ren.]] Sau khi bàn trượt đi được nửa đường xuống thanh ren, hãy luồn hai đai ốc M5 vào thanh ren.
Vòng bi được lắp vào đầu con lănLắp hai vòng bi vào các rãnh tròn ở đầu con lăn.
Đầu làm biếng gắn trên thanhBây giờ hãy trượt đầu con lăn vào các thanh và cố định nó bằng hai đai ốc M5 nữa ở đầu thanh ren. Đẩy hai đai ốc đã có trên thanh lên đến đầu con lăn để cố định nó.
Ống tiêm trong thân và giá đỡ pít tôngLắp thân ống tiêm vào giá đỡ thân máy, sau đó trượt pít tông vào đế của giá đỡ pít tông
Ống tiêm trong thân và giá đỡ pít tôngSử dụng bốn bu lông M3 x 40mm, bốn vòng đệm M3 và bốn đai ốc M3 cố định hai miếng giữ vào đầu trục chạy không tải của máy bơm. Đặt hai đai ốc lên trên cùng của giá đỡ gần xe ngựa hơn và hai đai ốc ở dưới cùng của giá đỡ tựa vào đầu con lăn.
Ống tiêm gắnChèn tab của giá đỡ pít tông lên trên pít tông để cố định nó vào máy bơm và chống trượt khi sử dụng.
Bộ điều khiển: Kết nối và hiệu chuẩn
Đây là mô tả cách sử dụng Franklin để điều khiển thiết bị. Phiên bản mới nhất có sẵn miễn phí trên Github .
(Bài viết mô tả các thiết bị điện tử như được triển khai ban đầu. Phương pháp này không còn được duy trì. Hiện tại, nên sử dụng bộ điều khiển máy in RepRap 3-D như RAMPS hoặc Melzi, bạn có thể mua trực tuyến và Franklin để điều khiển thiết bị. Các hướng dẫn ban đầu có sẵn trong tab Thảo luận.)
Động cơ phải được kết nối với bảng điều khiển trên các đầu nối dành cho trục đầu tiên (thường được gọi là X). Trong Franklin, tải cấu hình cho bo mạch bạn có, sau đó thiết lập cấu hình và hiệu chỉnh máy bơm:
Đặt số lượng nhiệt độ thành 0, vị trí trục thành 1, máy đùn và bộ phận theo dõi thành 0.Đặt số lượng nhiệt độ thành 0, vị trí trục thành 1, máy đùn và bộ phận theo dõi thành 0.
Vô hiệu hóa cả hai công tắc giới hạn.Vô hiệu hóa cả hai công tắc giới hạn.
Đặt khớp nối ở mức 100 bước/mm và giới hạn tốc độ ở mức 20 mm/s.Đặt khớp nối ở mức 100 bước/mm và giới hạn tốc độ ở mức 20 mm/s.
Trang chủ máy bơm.Đặt vị trí công tắc về 0, sau đó đưa máy bơm về nhà. Điều này đặt vị trí hiện tại thành vị trí chuyển đổi.
Chọn đầu vào vị trí x.Chọn đầu vào vị trí x. Sau đó nhấn mũi tên lên và xuống để di chuyển máy bơm theo các bước nhỏ, trang lên và xuống để di chuyển máy bơm theo các bước lớn hơn.
Thay đổi hướng, nếu cần.Máy bơm sẽ đẩy chất lỏng ra ngoài khi di chuyển theo chiều dương. Nếu nó di chuyển sai hướng, hãy đảo ngược nó.Kéo ống tiêm ra ngoài một điểm đánh dấu lớn. Sau đó, sử dụng các bước nhỏ, đẩy ống tiêm đến điểm đánh dấu lớn hơn để pít tông nằm chính xác trên vạch. (Vì phản ứng dữ dội nên bạn chỉ muốn thực hiện toàn bộ quy trình bằng cách ấn.)
Nhấp vào nút home để đặt vị trí thành 0.
Đẩy nó xa hơn cho đến khi bạn chạm tới điểm đánh dấu khác (khoảng cách càng lớn thì càng tốt). Đảm bảo thực hiện các bước nhỏ ở cuối để đảm bảo bạn chỉ thực hiện bằng cách đẩy.
Ghi lại vị trí hiện tại.
Chia số mm được báo cáo cho số lần ghép cho số mililit giữa các điểm đánh dấu. Đây là giá trị Khớp nối chính xác cho ống tiêm này.
Lưu hồ sơ.Sau khi cài đặt khớp nối chính xác, hãy điều chỉnh tốc độ tối đa đến giá trị phù hợp (nếu quá cao, động cơ sẽ bỏ qua) rồi đặt tên và lưu cấu hình. Đồng thời đặt hồ sơ này làm mặc định.
Xuất hồ sơ.Nhấp chuột phải vào liên kết xuất và lưu mục tiêu vào một vị trí trên máy tính nơi bạn có thể tìm thấy nó. Sử dụng tệp này để khôi phục hồ sơ nếu bạn cần.
Thay đổi đơn vị.Nếu bạn muốn giao diện chính xác (tất nhiên là như vậy), hãy mở cấu hình trong trình soạn thảo văn bản thuần túy và thay đổi cài đặt unit_name từ mm thành mL. Lưu nó và nhập các cài đặt mới. Lưu ý cách tất cả các đơn vị trong giao diện thay đổi.
Máy bơm bây giờ đã sẵn sàng để sử dụng. Bạn có thể sử dụng mục nhập vị trí x để di chuyển thủ công hoặc tải lên G-Code để di chuyển tọa độ X để di chuyển nó theo mẫu được lập trình sẵn. Một ví dụ G-Code đơn giản là:
Tốc độ bơm tối thiểu
Lượng bơm tối thiểu là một bước của động cơ; bao nhiêu tùy thuộc vào kích thước của ống tiêm. Ở đây, vít me có bước 0,8 mm và động cơ thực hiện 3200 micro bước trên mỗi vòng quay, do đó, một bước là chuyển động của pít tông là 0,8 mm/3200=250nm. Tiết diện của ống tiêm 25ml là khoảng 4cm2, do đó, một bước là tích của những bước đó là 0,1mm³=0,1μL.
Không có giá trị tối thiểu cho tốc độ mà máy bơm có thể đi, nhưng nếu bạn đến gần kích thước bước, dòng chảy sẽ ở các bước đáng chú ý thay vì liên tục. Ví dụ: nếu bạn muốn 1μL/phút, nó sẽ thực hiện một bước cứ sau 6 giây.
Xem thêm
- Lynch sửa đổi máy bơm ống tiêm mã nguồn mở - bao gồm 1) Cơ chế thoát để di chuyển khối đẩy mà không cần chạy động cơ, 2) Kẹp ống tiêm mở để cho phép tháo ra dễ dàng, 3) Điều khiển Arduino với EasyDriver
- Phòng thí nghiệm nguồn mở
- Xây dựng thiết bị nghiên cứu với phần cứng nguồn mở, miễn phí
- Khoa học nguồn mở
- Quang học nguồn mở
- In 3-D mã nguồn mở của OSAT
- Phần cứng nguồn mở
- Tổng quan tài liệu về bơm tiêm
- Máy trộn hạt in 3-D mã nguồn mở
- Hệ thống gimbal trục kép nguồn mở có thể in 3-D để đo quang điện tử
- Ystruder: máy đùn đa chức năng nguồn mở có khả năng cảm biến và giám sát
- Mã nguồn mở Cân cấp phòng thí nghiệm có thể nhân rộng bằng kỹ thuật số
- Thiết kế lò chân không mã nguồn mở để sấy khô ở nhiệt độ thấp: Đánh giá hiệu suất cho PET tái chế và sinh khối
- Pipet đa kênh tuân thủ ISO 8655 được in 3-D mã nguồn mở
- Con lăn chai khoa học mã nguồn mở
Sáng kiến kết hợp
- Các bộ phận bơm ống tiêm nguồn mở đã được sửa đổi - của Dylan Lynch
- Bơm mở -Giúp tạo ra các thiết bị tốt hơn cho môi trường chăm sóc sức khỏe và phòng thí nghiệm
- Mở bơm tiêm trên Hackaday bằng naroom - Điều khiển bằng Arduino
- Máy bơm ống tiêm OS của Will Patrick tại MIT
- Dự án máy đùn dán Hedron
- Tải lên cơ sở dữ liệu dùng thử:
- Máy đùn dán đa năng
- Máy đùn đất sét Bricoleur, mã nguồn mở
- Phương pháp E-steps-per-mm - Phương pháp tính toán E-Steps-per-mm của máy đùn dựa trên Bơm ống tiêm nguồn mở.
- LVESPmm - Tập lệnh Python có GUI để tính toán E-Steps-per-mm của máy đùn dựa trên Máy bơm ống tiêm nguồn mở.
Trên bản tin tức
- Khoa học ngày càng rẻ hơn (và nhanh hơn): Thư viện thiết kế cho phép các nhà nghiên cứu in máy bơm ống tiêm của riêng họ - Tin tức công nghệ Michigan
- Các bác sĩ có thể in 3D các công cụ của riêng họ với chi phí thấp - Gizmodo, Gizmodo India , Gizmodo Australia , USA News
- Máy bơm ống tiêm in 3D hoàn hảo cho các nhà khoa học thiếu tiền mặt - Bo mạch chủ
- Thiết kế bơm tiêm có thể in 3D giúp giảm chi phí phòng thí nghiệm - Thiết bị Med
- Máy bơm ống tiêm in 3D có thể cắt giảm chi phí nghiên cứu khoa học - Gizmag
- In 3-D dẫn đến một tiến bộ khác trong thiết bị phòng thí nghiệm tự chế tạo - Phys.org
- Thiết bị phòng thí nghiệm tự chế tạo bằng in 3-D - Nanowerk
- Máy bơm ống tiêm in 3D có thể cắt giảm chi phí nghiên cứu có hệ thống - Nguồn tin tức thế giới
- Các nhà nghiên cứu giờ đây có thể in 3D máy bơm ống tiêm của riêng họ bằng RepRap - 3Ders
- Làm khoa học ngày càng rẻ hơn -- và nhanh hơn - Science Codex
- RepRap: Thiết bị phòng thí nghiệm nguồn mở giúp khoa học rẻ hơn - và nhanh hơn - Khoa học 2.0
- Máy bơm ống tiêm in 3D có giá chỉ bằng một phần nhỏ so với máy bơm truyền thống - In 3D
- "Một ngày khác, một sự bổ sung phi thường khác vào danh sách các công cụ thực tế, không cường điệu, thực tế, hữu hình, có thể in được 3D chắc chắn sẽ mang lại một số thay đổi đáng hoan nghênh. Lần này, chính cộng đồng khoa học có thể ca ngợi và nâng ly của họ như họ sắp thu được lợi ích – và tiết kiệm được một khoản lớn – trên máy bơm ống tiêm in 3D.”
- Hoạt động khoa học ngày càng rẻ hơn -- và nhanh hơn - ECN
- Các bác sĩ có thể in 3D máy bơm ống tiêm để kiếm tiền ngay bây giờ - Softpedia
- 3DP dẫn đến một tiến bộ khác trong thiết bị khoa học tự làm - Engineering.com
- Thế giới y tế có thể trở nên rẻ hơn nhiều nhờ in 3D Bên trong 3DP
- Máy bơm ống tiêm in 3D có thể cắt giảm chi phí nghiên cứu khoa học - Tạp chí Kỹ thuật Điện tử
- Michigan Tech cung cấp các thiết kế miễn phí cho thiết bị phòng thí nghiệm in 3D - Thế kỷ công nghệ
- Thiết bị phòng thí nghiệm in 3D kéo dài ngân sách nghiên cứu - Blog giải pháp polymer, Giám đốc phòng thí nghiệm
- Các thiết kế nguồn mở mới giúp công việc trong phòng thí nghiệm có giá cả phải chăng - The Lode
- Khoa học ngày càng rẻ hơn (và nhanh hơn) - Sự phát triển y tế ngày nay
- Thư viện máy bơm ống tiêm mã nguồn mở - Replicator World
- Bơm tiêm nguồn mở - Raspberrypi.org
- Bơm tiêm nguồn mở #piday #raspberrypi @Raspberry_Pi - Adafruit
- Bơm tiêm nguồn mở - FreeIO.org
- In 3D có thể giảm chi phí y tế như thế nào - Nation Swell
- THƯ VIỆN MẪU CHO PHÉP CÁC NHÀ NGHIÊN CỨU IN 3D, BƠM BƠM CỦA RIÊNG HỌ - InfoHighTech (Pháp)
- Phần cứng mã nguồn mở bán trực tiếp Kosteneinsparung Medizin Revolutionieren - 3Druck (Đức)
- Bơm tiêm in 3D - What Next (Ba Lan)
- Thư viện mô hình in 3D mã nguồn mở bơm tiêm giúp các nhà khoa học kiếm tiền cấp tỉnh - Maker8 (Trung Quốc)
- 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) - cổng công nghệ Trung Quốc đầu tiên trên thế giới, cổng thông tin chuyên nghiệp CNTT có giá trị thương mại nhất của Trung Quốc. .)
- Científicos ahorran millones en Equipo con simple invento - Electronics Online (tiếng Tây Ban Nha)
- Ống tiêm phần cứng mở được in 3D mang lại giá trị 800 triệu USD, kết quả nghiên cứu - Công nghiệp in 3D
- Những người tiên phong về 'phần cứng mở' thúc đẩy bộ dụng cụ phòng thí nghiệm chi phí thấp -Nature News