Open-source syringe pump/de
Dieser Artikel untersucht eine neue Open-Source-Methode zur Entwicklung und Herstellung hochwertiger wissenschaftlicher Geräte, die in nahezu jedem Labor eingesetzt werden können. Eine Spritzenpumpe wurde mithilfe frei verfügbarer Open-Source-CAD-Software (Computer Aided Design) entworfen und mit einem Open-Source- RepRap -3D-Drucker und handelsüblichen Teilen gefertigt. Design, Stückliste und Montageanleitung stehen allen Interessierten weltweit zur Verfügung. Details zur Nutzung der CAD-Software und des RepRap-3D-Druckers werden erläutert. Die Verwendung eines (teilweise Open-Source-) Raspberry-Pi- Computers als drahtloses Steuergerät wird ebenfalls veranschaulicht. Die Leistung der Spritzenpumpe wurde bewertet, und die dafür verwendeten Methoden werden detailliert beschrieben. Die Kosten des gesamten Systems, einschließlich Steuerung und webbasierter Steuerungsschnittstelle, liegen bei etwa 5 % oder weniger als die Kosten einer handelsüblichen Spritzenpumpe mit vergleichbarer Leistung. Das Design sollte den Anforderungen einer bestimmten Forschungsaktivität entsprechen, die eine Spritzenpumpe erfordert, darunter die sorgfältig kontrollierte Dosierung von Reagenzien, Pharmazeutika und die Abgabe viskoser 3D-Druckmedien.
- Der Quellcode für den Linearantrieb und den Pumpenserver befindet sich hier: https://github.com/mtu-most/linear-actuator
- Wenn Sie Ihre eigene Pumpe anpassen, benötigen Sie die MOST-SCAD-Bibliotheksdateien, die Sie hier finden: https://github.com/mtu-most/most-scad-libraries . Laden Sie sie alle herunter und legen Sie sie in denselben Ordner wie die Dateien für die Pumpe – 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-Spritzenpumpenmodifikationen – umfasst 1) Fluchtmechanismus zum Bewegen des Schubblocks ohne Einschalten des Motors, 2) Öffnen der Spritzenklemme zum einfachen Entfernen, 3) Arduino-Steuerung mit EasyDriver.
- Um den Wert der Arbeit an Projekten wie diesem zu berechnen, siehe: Quantifizierung des Wertes der Open Source-Hardware-Entwicklung
Materialien und Werkzeuge
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So bauen Sie eine Open-Source-Spritzenpumpe
Befestigen Sie den Motor mit 4 M3-Unterlegscheiben und 4 M3 x 20 mm Innensechskantschrauben am Motorende.
Stecken Sie die beiden Metallstangen in das Motorende und befestigen Sie sie dann mit zwei M3-Muttern und zwei M3 x 10 mm Innensechskantschrauben.
Führen Sie die Gewindestange zur Hälfte in die Kupplung ein, die andere Hälfte sollte am Motor liegen und befestigen Sie diese.
Die beiden Enden des Wagens mit einem Handbohrer oder Messer aushöhlen, um ein Loch in den Kunststoff zu bohren
Linearlager und Mutter im Schlitten eingelegt.]] Die Linearlager an den ausgehöhlten Enden des Schlittens einrasten lassen. Anschließend eine M5-Mutter in die Mutternhalterung an der Unterseite des Schlittens einsetzen.
Basis des Kolbenhalters am Schlitten befestigt]]Befestigen Sie die Basis des Kolbenhalters mit 2 M3-Muttern und 2 M3 x 10 mm Innensechskantschrauben am Schlitten.
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Schieben Sie den Schlitten auf die Gewindestange und achten Sie darauf, dass die beiden Metallstangen in die Linearlager passen
Auf der Gewindestange montierte M5-Muttern.]] Nachdem sich der Schlitten in der Mitte der Gewindestange befindet, schrauben Sie zwei M5-Muttern auf die Gewindestange.
Setzen Sie die beiden Lager in die runden Schlitze am Spannrollenende ein.
Schieben Sie nun das Spannrollenende auf die Stangen und befestigen Sie es mit zwei weiteren M5-Muttern am Ende der Gewindestange. Schieben Sie die beiden bereits auf der Stange befindlichen Muttern bis zum Spannrollenende, um es zu befestigen.
Setzen Sie den Spritzenkörper in die Körperhalterungen ein und schieben Sie dann den Kolben in die Basis des Kolbenhalters
Befestigen Sie die beiden Halteteile mit vier M3 x 40 mm Schrauben, vier M3 Unterlegscheiben und vier M3 Muttern am Leerlaufende der Pumpe. Setzen Sie zwei Muttern oben am Halter näher am Schlitten und zwei Muttern unten am Halter am Leerlaufende ein.
Stecken Sie die Lasche des Kolbenhalters oben auf den Kolben, um ihn an der Pumpe zu befestigen und ein Verrutschen während der Verwendung zu verhindern.
Controller: Anschluss und Kalibrierung
Dies ist eine Beschreibung zur Verwendung von Franklin zur Steuerung des Geräts. Die neueste Version ist kostenlos auf Github verfügbar .
(Das Dokument beschreibt die Elektronik in ihrer ursprünglichen Form. Diese Methode wird nicht mehr verwendet. Es wird empfohlen, einen RepRap-3D-Drucker-Controller wie RAMPS oder Melzi zu verwenden, den Sie online erwerben können, sowie Franklin zur Steuerung des Geräts. Die Originalanleitung finden Sie im Diskussions-Tab.)
Der Motor muss an die Steuerplatine an den Klemmen angeschlossen werden, die für die erste Achse (normalerweise X-Achse) vorgesehen sind. Laden Sie in Franklin das Profil für Ihre Platine, richten Sie es ein und kalibrieren Sie die Pumpe:
Ziehen Sie die Spritze etwas über eine große Markierung hinaus heraus. Schieben Sie die Spritze dann in kleinen Schritten bis zur größeren Markierung, sodass der Kolben genau auf der Markierung steht. (Wegen des Rückschlags sollten Sie den gesamten Vorgang nur durch Drücken durchführen.)
Klicken Sie auf die Home-Schaltfläche, um die Position auf 0 zu setzen.
Schieben Sie es weiter, bis Sie eine weitere Markierung erreichen (eine größere Distanz ist besser). Achten Sie darauf, am Ende kleine Schritte zu machen, um sicherzustellen, dass Sie es nur durch Schieben erreichen.
Notieren Sie die aktuelle Position.
Teilen Sie die angegebene mm-Anzahl durch die Kopplung durch die Anzahl der Milliliter zwischen den Markierungen. Dies ist der korrekte Kopplungswert für diese Spritze.
Nachdem Sie die richtige Kupplung eingestellt haben, passen Sie die maximale Geschwindigkeit auf einen funktionierenden Wert an (wenn sie zu hoch ist, springt der Motor) und benennen und speichern Sie das Profil. Legen Sie dieses Profil auch als Standard fest.
Klicken Sie mit der rechten Maustaste auf den Exportlink und speichern Sie das Ziel an einem Ort auf Ihrem Computer, an dem Sie es wiederfinden. Verwenden Sie diese Datei, um das Profil bei Bedarf wiederherzustellen.
Wenn Sie eine korrekte Benutzeroberfläche wünschen (natürlich möchten Sie das), öffnen Sie das Profil in einem Texteditor und ändern Sie die Einstellung „unit_name“ von mm in mL. Speichern Sie die Einstellung und importieren Sie die neuen Einstellungen. Beachten Sie, wie sich alle Einheiten in der Benutzeroberfläche ändern.
Die Pumpe ist nun einsatzbereit. Sie können die X-Position manuell verschieben oder G-Code hochladen, der die X-Koordinate nach einem vorprogrammierten Muster verschiebt. Ein einfaches G-Code-Beispiel:
Minimale Pumprate
Die minimale Pumpmenge entspricht einem 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, daher ist ein Schritt das Produkt dieser beiden Werte, also 0,1 mm³ = 0,1 μL.
Es gibt keinen Mindestwert für die Geschwindigkeit der Pumpe. Sobald Sie sich jedoch der Schrittweite nähern, erfolgt der Durchfluss in spürbaren Schritten statt kontinuierlich. Wenn Sie beispielsweise 1 μl/min benötigen, erfolgt alle 6 Sekunden ein Schritt.
Siehe auch
- Lynch Open Source-Spritzenpumpenmodifikationen – beinhaltet 1) Fluchtmechanismus zum Bewegen des Schubblocks ohne Motorbetrieb, 2) Öffnen der Spritzenklemme zum einfachen Entfernen, 3) Arduino-Steuerung mit EasyDriver
- Open-Source-Labor
- Bau von Forschungsgeräten mit kostenloser Open-Source-Hardware
- Open-Source-Wissenschaft
- Open-Source-Optik
- Open-Source-3D-Druck von OSAT
- Open-Source-Hardware
- Literaturübersicht zu Spritzenpumpen
- Open Source 3-D-gedruckter Taumelmischer
- 3D-druckbares Open-Source-Zweiachsen-Gimbalsystem für optoelektronische Messungen
- Ystruder: Open-Source-Multifunktionsextruder mit Sensor- und Überwachungsfunktionen
- Digital replizierbare Open-Source-Waagen in Laborqualität
- Open-Source-Vakuumofendesign für Niedertemperaturtrocknung: Leistungsbewertung für recyceltes PET und Biomasse
- Open Source 3D-gedruckte ISO 8655-konforme Mehrkanalpipette
- Open Source Wissenschaftlicher Flaschenroller
- Open Source Kalt- und Heißfolienpresse für die wissenschaftliche Forschung zur Untersuchung polymerbasierter Materialeigenschaften
Gekoppelte Initiativen
- Modifizierte Open-Source-Spritzenpumpenteile – von Dylan Lynch
- Offene Pumpe – Helfen Sie mit, 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
- Testdatenbank-Uploads:
- Universal-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 zum Berechnen der E-Schritte pro mm eines Extruders basierend auf der Open Source-Spritzenpumpe.
In den Nachrichten
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- 3D-gedruckte Spritzenpumpen könnten die Kosten der wissenschaftlichen Forschung senken – Gizmag
- 3D-Druck führt zu einem weiteren Fortschritt bei der Herstellung von Laborgeräten zum Selbermachen - Phys.org
- Laborgeräte selbst bauen mit 3D-Druck - Nanowerk
- 3D-gedruckte Spritzenpumpen könnten die Kosten systematischer Forschung senken - World News Source
- Forscher könnten jetzt mit einem RepRap ihre eigenen Spritzenpumpen im 3D-Druckverfahren drucken - 3Ders
- Wissenschaftliche Arbeit ist jetzt günstiger – und schneller – Science Codex
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- Open-Source-Bibliothek für Spritzenpumpen – Replicator World
- Open-Source-Spritzenpumpe – Raspberrypi.org
- Open-Source-Spritzenpumpe #piday #raspberrypi @Raspberry_Pi - Adafruit
- Open-Source-Spritzenpumpe – FreeIO.org
- Wie 3D-Druck die medizinischen Kosten senken kann - Nation Swell
- EINE VORLAGENBIBLIOTHEK ERMÖGLICHT FORSCHER, IHRE EIGENEN SPRITZENPUMPEN IN 3D ZU DRUCKEN - InfoHighTech (Frankreich)
- Open Source Hardware soll durch Kosteneinsparung Medizin revolutionieren - 3Druck (Deutschland)
- 3D-gedruckte Spritzenpumpe – What Next (Polen)
- Open-Source-Bibliothek für 3D-Druckmodelle von Einspritzpumpen soll Wissenschaftlern helfen, Provinzgelder zu sparen – 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) – das weltweit erste chinesische Technologieportal, das wirtschaftlich wertvollste im Großraum China IT-Fachportal.)
- Científicos ahorran millones en equipo con simple invento - Electronics Online (Spanisch)
- Studie: 3D-gedruckte Open-Hardware-Spritze erzielt Wert von 800 Millionen US-Dollar - 3D-Druckindustrie
- „Open-Hardware“-Pioniere drängen auf kostengünstiges Laborkit – Nature News