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Este artículo explora un nuevo método de código abierto para el desarrollo y la fabricación de equipos científicos de alta calidad, aptos para su uso en prácticamente cualquier laboratorio. Se diseñó una bomba de jeringa utilizando software de diseño asistido por ordenador (CAD) de código abierto y se fabricó con una impresora 3D RepRap de código abierto y componentes fácilmente disponibles. El diseño, la lista de materiales y las instrucciones de montaje están disponibles globalmente para cualquier persona que desee utilizarlos. Se proporcionan detalles sobre el uso del software CAD y la impresora 3D RepRap. También se ilustra el uso de un ordenador Raspberry Pi (parcialmente de código abierto) como dispositivo de control inalámbrico. Se evaluó el rendimiento de la bomba de jeringa y se detallan los métodos utilizados para dicha evaluación. El coste del sistema completo, incluyendo el controlador y la interfaz de control web, es aproximadamente un 5 % o menos del que se esperaría pagar por una bomba de jeringa comercial con un rendimiento similar. El diseño debería satisfacer las necesidades de una actividad de investigación específica que requiera una bomba de jeringa, incluyendo la dosificación precisa de reactivos y productos farmacéuticos, así como la aplicación de medios viscosos para impresoras 3D, entre otras aplicaciones.

• El código fuente del servidor del actuador lineal y la bomba se encuentra aquí: https://github.com/mtu-most/linear-actuator
• Si está personalizando su propia bomba, necesitará la MAYORÍA de los archivos de la biblioteca SCAD que encontrará aquí: https://github.com/mtu-most/most-scad-libraries Descárguelos todos y colóquelos en la misma carpeta que los archivos de la bomba; de esta forma, el SCAD se compilará correctamente.
• Por ejemplo, para ver archivos STL, consulte https://www.youmagine.com/designs/syringe-pump
• Ver también: Modificaciones de la bomba de jeringa de código abierto Lynch : incluye 1) Mecanismo de escape para mover el bloque empujador sin hacer funcionar el motor, 2) Abrazadera de jeringa abierta para permitir una fácil extracción, 3) Control Arduino con EasyDriver.
• Para calcular el valor de trabajar en proyectos como este, consulte: Cuantificación del valor del desarrollo de hardware de código abierto.

Presentación de E. Hunt D80 sobre la bomba de jeringa de código abierto

Nota: Esta página describe el montaje mecánico y la instalación del software. El documento describe la electrónica tal como se implementó originalmente. Este método ya no se mantiene. Ahora se recomienda usar un controlador de impresora 3D como RAMPS o Melzi & Franklin para controlar el dispositivo. El método anterior se detalla en la pestaña "Discusión" de esta página.

Materiales Impresión 3D Contar Extremo del motor 1 Carro 1 Base del soporte del émbolo 1 Pestaña del soporte del émbolo 1 Soporte corporal 2 Extremo del rodillo tensor 1 Motores y metales Contar Motor NEMA17 1 Acoplamiento de eje de 5 mm x 5 mm 1 Rodamiento de bolas 625z 2 Rodamiento lineal LM6UU 2 Tornillo de cabeza hueca hexagonal M3 x 10 mm 6 Tornillos de cabeza hueca M3 x 20 mm 4 Tornillos de cabeza hueca M3 x 40 mm 4 Tuerca hexagonal M3 13 Tuerca hexagonal M5 5 Varilla roscada M5 de 0,2 m 1 Acero para herramientas A2 de 6 mm, 0,2 m 2

Herramientas Llave Allen M3 broca de 3 mm

1

Fije el motor en el extremo del motor utilizando 4 arandelas M3 y 4 tornillos de cabeza hueca M3 x 20 mm.

2

Inserte las 2 varillas metálicas en el extremo del motor y luego fíjelas en su lugar con 2 tuercas M3 y 2 tornillos de cabeza hueca M3 x 10 mm.

3

Inserte la varilla roscada en el acoplamiento hasta la mitad; la otra mitad debe quedar sobre el motor. Asegúrela.

4

Ahueca los dos extremos del carro, utilizando una broca manual o un cuchillo para hacer un agujero en el plástico.

5

Encaje los cojinetes lineales en los extremos huecos del carro. A continuación, inserte una tuerca M5 en el alojamiento para tuercas situado en la parte inferior del carro.

6

Fije la base del soporte del émbolo al carro con 2 tuercas M3 y 2 tornillos de cabeza hueca M3 x 10 mm.

7

El contenedor de separación conectado.

8

Deslice el carro sobre la varilla roscada y asegúrese de que las dos varillas metálicas encajen en los cojinetes lineales.

9

Una vez que el carro esté a mitad de la varilla roscada, enrosque dos tuercas M5 en la varilla roscada.

10

Inserte los dos cojinetes en las ranuras circulares del extremo del rodillo tensor.

11

Ahora, deslice el extremo del tensor sobre las varillas y fíjelo con dos tuercas M5 adicionales en el extremo de la varilla roscada. Empuje las dos tuercas que ya están en la varilla hacia arriba, hasta el extremo del tensor, para asegurarlo.

12

Inserte el cuerpo de la jeringa en los soportes del cuerpo y luego deslice el émbolo en la base del soporte del émbolo.

13

Utilizando cuatro pernos M3 x 40 mm, cuatro arandelas M3 y cuatro tuercas M3, fije las dos piezas de sujeción al extremo del rodillo tensor de la bomba. Coloque dos tuercas en la parte superior del soporte, más cerca del carro, y dos tuercas en la parte inferior del soporte, contra el extremo del rodillo tensor.

14

Inserte la pestaña del soporte del émbolo en la parte superior del émbolo para fijarlo a la bomba y evitar que se deslice durante su uso.

Esta es una descripción de cómo usar Franklin para controlar el dispositivo. La última versión está disponible gratuitamente en Github .

(El documento describe la electrónica tal como se implementó originalmente. Este método ya no se mantiene. Ahora se recomienda usar un controlador de impresora 3D RepRap, como RAMPS o Melzi, que se puede adquirir en línea, y Franklin para controlar el dispositivo. Las instrucciones originales están disponibles en la pestaña de Discusión).

El motor debe conectarse a la placa de control en los terminales destinados al primer eje (normalmente denominado X). En Franklin, cargue el perfil correspondiente a la placa que tenga, configure el perfil y calibre la bomba.

1

Establezca el número de temperaturas en 0, los ejes de posición en 1 y los extrusores y seguidores en 0.

2

Desactive ambos interruptores de límite.

3

Ajuste el acoplamiento a 100 pasos/mm y el límite de velocidad a 20 mm/s.

4

Coloque el interruptor en la posición 0 y, a continuación, vuelva a la posición inicial de la bomba. Esto establece la posición actual en la posición del interruptor.

5

Seleccione la posición x. Luego, presione las flechas arriba y abajo para mover la bomba en pasos pequeños y las flechas arriba y abajo para moverla en pasos más grandes.

6

La bomba debe expulsar el líquido cuando se mueve en sentido positivo. Si se mueve en sentido contrario, inviértala.

12

Tras configurar correctamente el acoplamiento, ajuste la velocidad máxima a un valor adecuado (si es demasiado alta, el motor fallará) y guarde el perfil con un nombre. Además, establezca este perfil como predeterminado.

13

Haz clic con el botón derecho en el enlace de exportación y guarda el archivo en una ubicación de tu ordenador donde puedas encontrarlo fácilmente. Usa este archivo para restaurar el perfil si lo necesitas.

14

Si quieres que la interfaz sea correcta (y claro que sí), abre el perfil en un editor de texto plano y cambia la configuración de unit_name de mm a mL. Guárdalo e importa la nueva configuración. Observa cómo cambian todas las unidades en la interfaz.

La bomba ya está lista para usar. Puede usar la entrada de posición x para moverla manualmente o cargar un código G que mueva la coordenada X siguiendo un patrón preprogramado. Un ejemplo sencillo de código G es:

El caudal mínimo de bombeo es equivalente a un solo paso del motor; la magnitud de este depende del tamaño de la jeringa. En este caso, el husillo tiene un paso de 0,8 mm y el motor realiza 3200 micropasos por revolución, por lo que un paso equivale a un movimiento del émbolo de 0,8 mm/3200 = 250 nm. La sección transversal de una jeringa de 25 ml es de aproximadamente 4 cm², por lo que un paso es el producto de estas dimensiones, que es 0,1 mm³ = 0,1 μl.

No existe un valor mínimo para la velocidad de la bomba, pero si se acerca al tamaño del paso, el flujo se producirá en pasos perceptibles en lugar de ser continuo. Por ejemplo, si se desea un caudal de 1 μL/min, se producirá un paso cada 6 segundos.

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