In diesem Artikel wird eine neue Open-Source-Methode zur Entwicklung und Herstellung hochwertiger wissenschaftlicher Geräte untersucht, die für den Einsatz in praktisch jedem Labor geeignet sind. Eine Spritzenpumpe wurde mit frei verfügbarer Open-Source-CAD-Software (Computer Aided Design) entworfen und mit einem Open-Source- RepRap -3D-Drucker und leicht verfügbaren Teilen hergestellt. Der Entwurf, die Stückliste und die Montageanleitung stehen jedem, der sie nutzen möchte, weltweit zur Verfügung. Es werden Einzelheiten zur Verwendung der CAD-Software und des RepRap 3D-Druckers bereitgestellt. Auch der Einsatz eines (teilweise Open-Source) Raspberry-Pi- Rechners als drahtloses Steuergerät wird veranschaulicht. Die Leistung der Spritzenpumpe wurde bewertet und die zur Bewertung verwendeten Methoden werden detailliert beschrieben. Die Kosten für das gesamte System, einschließlich Controller und webbasierter Steuerschnittstelle, liegen in der Größenordnung von 5 % oder weniger, als man für eine kommerzielle Spritzenpumpe mit ähnlicher Leistung erwarten würde. Das Design sollte den Anforderungen einer bestimmten Forschungsaktivität entsprechen, die unter anderem eine Spritzenpumpe erfordert, einschließlich der sorgfältig kontrollierten Dosierung von Reagenzien, Pharmazeutika und der Abgabe viskoser 3D-Druckermedien.
- Der Quellcode für den Linearantrieb und den Pumpenserver ist hier untergebracht: https://github.com/mtu-most/linear-actuator
- Wenn Sie Ihre eigene Pumpe anpassen, benötigen Sie die MEISTEN SCAD-Bibliotheksdateien, die Sie hier finden: https://github.com/mtu-most/most-scad-libraries Laden Sie sie alle herunter und legen Sie sie im selben Ordner wie die Dateien für die Pumpe ab -- dann wird das SCAD korrekt kompiliert.
- Beispiele für STL-Dateien finden Sie unter https://www.youmagine.com/designs/syringe-pump
- Siehe auch: Lynch-Open-Source-Spritzenpumpen-Modifikationen – umfasst 1) Fluchtmechanismus zum Bewegen des Drückerblocks, ohne den Motor laufen zu lassen, 2) Offene Spritzenklemme, um eine einfache Entfernung zu ermöglichen, 3) Arduino-Steuerung mit EasyDriver.
- Um den Wert der Arbeit an Projekten wie diesem zu berechnen, siehe: Quantifizierung des Werts der Open-Source-Hardwareentwicklung
Inhalt
Materialien und Werkzeuge
So bauen Sie eine Open-Source-Spritzenpumpe
Befestigen Sie die beiden Haltestücke mit vier M3 x 40-mm-Schrauben, vier M3-Unterlegscheiben und vier M3-Muttern am Leerlaufende der Pumpe. Bringen Sie zwei Muttern an der Oberseite des Halters näher am Schlitten und zwei Muttern an der Unterseite des Halters am Ende der Umlenkrolle an.
Controller: Verbindung und Kalibrierung
Dies ist eine Beschreibung für die Verwendung von Franklin zur Steuerung des Geräts. Neueste Version kostenlos auf Github verfügbar .
(Das Papier beschreibt die Elektronik, wie sie ursprünglich implementiert wurde. Diese Methode wird nicht mehr beibehalten. Es wird jetzt empfohlen, einen RepRap 3-D-Drucker-Controller wie RAMPS oder Melzi zu verwenden, den Sie online erwerben und Franklin steuern können Die Originalanweisungen finden Sie auf der Registerkarte „Diskussion“.
Der Motor muss an die Klemmen der Steuerplatine angeschlossen werden, die für die erste Achse (normalerweise X genannt) vorgesehen sind. Laden Sie in Franklin das Profil für Ihr Board, richten Sie dann das Profil ein und kalibrieren Sie die Pumpe:
Ziehen Sie die Spritze etwas über eine große Markierung hinaus heraus. Schieben Sie dann die Spritze in kleinen Schritten bis zur größeren Markierung, sodass der Kolben genau auf der Markierung sitzt. (Aufgrund des Spiels möchten Sie den gesamten Vorgang nur durch Drücken durchführen.)
Klicken Sie auf die Home-Schaltfläche, um die Position auf 0 zu setzen.
Schieben Sie ihn weiter, bis Sie eine weitere Markierung erreichen (größerer Abstand ist besser). Stellen Sie sicher, dass Sie am Ende kleine Schritte ausführen, um sicherzustellen, dass Sie nur durch Drücken vorgehen.
Notieren Sie die aktuelle Position.
Teilen Sie die angegebene Anzahl mm mal die Kopplung durch die Anzahl Milliliter zwischen den Markierungen. Dies ist der korrekte Kopplungswert für diese Spritze.
Wenn Sie möchten, dass die Schnittstelle korrekt ist (natürlich), öffnen Sie das Profil in einem Nur-Text-Editor und ändern Sie die Einstellung „unit_name“ von mm in mL. Speichern Sie es und importieren Sie die neuen Einstellungen. Beachten Sie, wie sich alle Einheiten in der Schnittstelle ändern.
Die Pumpe ist nun betriebsbereit. Sie können die Eingabe der X-Position verwenden, um sie manuell zu verschieben, oder einen G-Code hochladen, der die X-Koordinate verschiebt, um sie in einem vorprogrammierten Muster zu verschieben. Ein einfaches G-Code-Beispiel ist:
Mindestpumpenrate
Die minimale Pumpmenge beträgt einen einzelnen Schritt des Motors; Wie viel das ist, hängt von der Größe der Spritze ab. Hier hat die Leitspindel eine Steigung von 0,8 mm und der Motor macht 3200 Mikroschritte pro Umdrehung, sodass ein Schritt einer Kolbenbewegung von 0,8 mm/3200=250 nm entspricht. Der Querschnitt einer 25-ml-Spritze beträgt etwa 4 cm², ein Schritt ist also das Produkt daraus, nämlich 0,1 mm³ = 0,1 μL.
Es gibt keinen Mindestwert für die Geschwindigkeit, die die Pumpe erreichen kann, aber wenn Sie sich der Schrittgröße nähern, erfolgt der Durchfluss in spürbaren Schritten statt kontinuierlich. Wenn Sie beispielsweise 1 μL/min wünschen, wird alle 6 Sekunden ein Schritt ausgeführt.
Siehe auch
- Lynch-Open-Source-Spritzenpumpen-Modifikationen – umfassen 1) Fluchtmechanismus zum Bewegen des Drückerblocks, ohne den Motor laufen zu lassen, 2) Offene Spritzenklemme, um eine einfache Entfernung zu ermöglichen, 3) Arduino-Steuerung mit EasyDriver
- Open-Source-Labor
- Bauen Sie Forschungsgeräte mit kostenloser Open-Source-Hardware
- Open-Source-Wissenschaft
- Open-Source-Optik
- Open-Source-3D-Druck von OSAT
- Open-Source-Hardware
- Literaturübersicht über Spritzenpumpen
- Open-Source-3D-gedruckter Nutationsmischer
- 3D-druckbares Open-Source-Zweiachsen-Gimbalsystem für optoelektronische Messungen
- Ystruder: Open-Source-Multifunktionsextruder mit Sensor- und Überwachungsfunktionen
- Digital reproduzierbare Open-Source-Waagen in Laborqualität
- Open-Source-Vakuumofendesign für die Niedertemperaturtrocknung: Leistungsbewertung für recyceltes PET und Biomasse
- Open-Source-3D-gedruckte, ISO 8655-konforme Mehrkanalpipette
- Wissenschaftlicher Open-Source-Flaschenroller
Gekoppelte Initiativen
- Modifizierte Open-Source-Spritzenpumpenteile – von Dylan Lynch
- Offene Pumpe – Helfen Sie dabei, bessere Geräte für das Gesundheitswesen und Laborumgebungen herzustellen
- Offene Spritzenpumpe auf Hackaday von naroom – Arduino-gesteuert
- Will Patricks OS-Spritzenpumpe am MIT
- Hedron Paste Extruder-Projekt
- Hochladen der Testdatenbank:
- Universeller Pastenextruder
- Bricoleur Clay Extruder, Open Source
- E-Schritte-pro-mm-Methode – Methode zur Berechnung der E-Schritte pro mm eines Extruders basierend auf der Open-Source-Spritzenpumpe.
- LVESPmm – Python-Skript mit GUI zur Berechnung der E-Schritte pro mm eines Extruders basierend auf der Open-Source-Spritzenpumpe.
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