이 기사에서는 거의 모든 실험실에서 사용하기에 적합한 고품질 과학 장비를 개발하고 제조하기 위한 새로운 오픈소스 방법을 살펴봅니다. 주사기 펌프는 무료로 제공되는 오픈소스 컴퓨터 지원 설계(CAD) 소프트웨어를 사용하여 설계되었으며 오픈소스 RepRap 3D 프린터와 쉽게 구할 수 있는 부품을 사용하여 제조되었습니다. 설계, 자재 목록 및 조립 지침은 이를 사용하고자 하는 모든 사람이 전 세계적으로 사용할 수 있습니다. CAD 소프트웨어와 RepRap 3D 프린터의 사용에 대한 세부 정보가 제공됩니다. (부분적으로 오픈소스인) Raspberry Pi 컴퓨터를 무선 제어 장치로 사용하는 방법도 설명합니다. 주사기 펌프의 성능을 평가하고 평가에 사용된 방법을 자세히 설명합니다. 컨트롤러와 웹 기반 제어 인터페이스를 포함한 전체 시스템의 비용은 유사한 성능을 가진 상업용 주사기 펌프에 지불할 것으로 예상되는 비용의 5% 이하입니다. 설계는 시약, 의약품의 신중하게 제어된 투여 및 점성 3D 프린터 미디어의 전달을 포함한 주사기 펌프가 필요한 주어진 연구 활동의 요구 사항에 맞아야 합니다.
- 선형 액추에이터와 펌프 서버의 소스 코드는 여기에 있습니다: https://github.com/mtu-most/linear-actuator
- 사용자가 직접 펌프를 사용자 지정하는 경우 여기에서 대부분의 SCAD 라이브러리 파일이 필요합니다. https://github.com/mtu-most/most-scad-libraries . 이 파일을 모두 다운로드하여 펌프 파일이 있는 폴더에 넣으세요. 그러면 SCAD가 올바르게 컴파일됩니다.
- 예를 들어 STL 파일은 https://www.youmagine.com/designs/syringe-pump를 참조하세요.
- 또한 참조: Lynch 오픈 소스 주사기 펌프 개조 - 포함 내용: 1) 모터를 구동하지 않고 푸셔 블록을 이동시키는 탈출 메커니즘, 2) 쉽게 제거할 수 있도록 열리는 주사기 클램프, 3) EasyDriver를 사용한 Arduino 제어.
- 이와 같은 프로젝트에서 작업하는 가치를 계산하려면 다음을 참조하세요. 오픈 소스 하드웨어 개발의 가치 정량화
재료 및 도구
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오픈소스 주사기 펌프를 만드는 방법
M3 와셔 4개와 M3 x 20mm 소켓 헤드 캡 나사 4개를 사용하여 모터를 모터 끝에 고정합니다.
모터 끝에 금속 막대 2개를 삽입한 다음 M3 너트 2개와 M3 x 10mm 소켓 헤드 캡 나사 2개를 사용하여 제자리에 고정합니다.
나사산 막대를 커플러에 반쯤 넣고 나머지 반은 모터에 올려 놓고 고정하세요.
캐리지의 두 끝을 손으로 잡고 드릴 비트나 칼로 플라스틱에 구멍을 뚫습니다.
캐리지에 삽입된 선형 베어링과 너트.]] 캐리지의 움푹 들어간 끝에 선형 베어링을 제자리에 끼웁니다. 그런 다음 캐리지 바닥의 너트 트랩에 M5 너트를 삽입합니다.
캐리지에 부착된 플런저 홀더 바닥]]플런저 홀더 바닥을 M3 너트 2개와 M3 x 10mm 소켓 헤드 캡 나사 2개로 캐리지에 부착합니다.
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캐리지를 나사산 막대 위로 밀어 넣고 두 개의 금속 막대가 선형 베어링에 맞는지 확인하십시오.
나사봉에 장착된 M5 너트.]] 캐리지가 나사봉의 중간 지점에 도달하면 나사봉에 M5 너트 두 개를 끼웁니다.
두 개의 베어링을 아이들러 엔드의 원형 슬롯에 삽입합니다.
이제 아이들러 끝을 막대에 밀어 넣고 나사산 막대 끝에 M5 너트 두 개로 고정합니다. 막대에 이미 있는 두 개의 너트를 아이들러 끝까지 밀어 올려 고정합니다.
주사기 본체를 본체 홀더에 삽입한 다음 플런저를 플런저 홀더 바닥에 밀어 넣습니다.
M3 x 40mm 볼트 4개, M3 와셔 4개, M3 너트 4개를 사용하여 두 개의 고정 부분을 펌프의 아이들러 끝에 고정합니다. 캐리지에 가까운 홀더 상단에 너트 2개를 놓고 아이들러 끝에 있는 홀더 하단에 너트 2개를 놓습니다.
플런저 홀더의 탭을 플런저 위에 끼워서 펌프에 고정하고 사용 시 미끄러짐을 방지합니다.
컨트롤러: 연결 및 교정
이것은 Franklin을 사용하여 장치를 제어하는 방법 에 대한 설명입니다 . 최신 버전은 무료 Github 에서 제공됩니다 .
(이 논문에서는 전자 장치가 원래 구현된 대로 설명되어 있습니다. 이 방법은 더 이상 유지되지 않습니다. 이제 RAMPS나 Melzi와 같은 RepRap 3D 프린터 컨트롤러를 사용하는 것이 좋습니다. 이 컨트롤러는 온라인에서 구입할 수 있으며 Franklin을 사용하여 장치를 제어할 수 있습니다. 원래 지침은 토론 탭에서 확인할 수 있습니다.)
모터는 첫 번째 축(일반적으로 X라고 함)에 대한 단자의 제어 보드에 연결해야 합니다. 프랭클린에서, 가지고 있는 보드에 대한 프로파일을 로드한 다음, 프로파일을 설정하고 펌프를 교정합니다.
주사기를 큰 마커를 약간 지나서 빼냅니다. 그런 다음 작은 단계를 사용하여 주사기를 더 큰 마커로 밀어 플런저가 정확히 마크에 오도록 합니다. (백래시 때문에 전체 절차를 밀어서만 수행해야 합니다.)
홈 버튼을 클릭하여 위치를 0으로 설정하세요.
다른 마커에 도달할 때까지 더 밀어내세요(거리가 클수록 좋습니다). 끝에서 작은 걸음을 내딛어 밀어서만 하도록 하세요.
현재 위치를 기록합니다.
보고된 mm 수와 커플링 수를 마커 사이의 밀리리터 수로 나눕니다. 이것이 이 주사기의 올바른 커플링 값입니다.
올바른 커플링을 설정한 후, 최대 속도를 작동하는 값으로 조정하고(너무 높으면 모터가 건너뜁니다) 프로필의 이름을 지정하고 저장합니다. 또한 이 프로필을 기본값으로 설정합니다.
내보내기 링크를 마우스 오른쪽 버튼으로 클릭하고 대상을 컴퓨터의 찾을 수 있는 위치에 저장합니다. 필요한 경우 이 파일을 사용하여 프로필을 복원합니다.
인터페이스가 정확하기를 원한다면(물론 그럴 것입니다), 일반 텍스트 편집기에서 프로필을 열고 unit_name 설정을 mm에서 mL로 변경합니다. 저장하고 새 설정을 가져옵니다. 인터페이스의 모든 단위가 어떻게 변경되는지 주목하세요.
이제 펌프를 사용할 준비가 되었습니다. x 위치 입력을 사용하여 수동으로 이동하거나, 미리 프로그래밍된 패턴으로 이동하기 위해 X 좌표를 이동하는 G-코드를 업로드할 수 있습니다. 간단한 G-코드 예는 다음과 같습니다.
최소 펌프 속도
최소 펌프량은 모터의 단일 단계입니다. 얼마나 많은 양인지는 주사기 크기에 따라 달라집니다. 여기서 리드 스크류의 피치는 0.8mm이고 모터는 회전당 3200마이크로스텝을 수행하므로 한 단계는 0.8mm/3200=250nm의 플런저 이동입니다. 25ml 주사기의 단면은 약 4cm²이므로 한 단계는 이것들의 곱인 0.1mm³=0.1μL입니다.
펌프가 갈 수 있는 속도에 대한 최소값은 없지만, 단계 크기에 가까워지면 흐름이 연속적이지 않고 눈에 띄는 단계로 나타납니다. 예를 들어, 1μL/min을 원하는 경우 6초마다 한 단계씩 수행합니다.
또한 참조
- Lynch 오픈 소스 주사기 펌프 수정 사항 - 1) 모터를 구동하지 않고 푸셔 블록을 이동시키는 탈출 메커니즘, 2) 쉽게 제거할 수 있도록 주사기 클램프를 여는 기능, 3) EasyDriver를 사용한 Arduino 제어 포함
- 오픈소스 랩
- 무료 오픈소스 하드웨어로 연구 장비 구축
- 오픈소스 과학
- 오픈소스 광학
- OSAT의 오픈소스 3D 프린팅
- 오픈소스 하드웨어
- 주사기 펌프 문헌 검토
- 오픈소스 3D 프린팅 뉴테이팅 믹서
- 광전자 측정을 위한 3D 인쇄 가능 오픈 소스 듀얼 축 짐벌 시스템
- Ystruder: 감지 및 모니터링 기능이 있는 오픈 소스 다기능 압출기
- 오픈소스 디지털 복제 가능 실험실 등급 저울
- 저온 건조를 위한 오픈소스 진공 오븐 설계: 재활용 PET 및 바이오매스에 대한 성능 평가
- 오픈 소스 3D 인쇄 ISO 8655 준수 멀티채널 피펫
- 오픈소스 과학 병 롤러
- 폴리머 기반 재료 속성 조사를 위한 오픈 소스 콜드 앤 핫 사이언티픽 시트 프레스
결합된 이니셔티브
- 수정된 오픈 소스 주사기 펌프 부품 - Dylan Lynch 제공
- 오픈 펌프 - 의료 및 실험실 환경을 위한 더 나은 장치 제작에 도움이 됩니다.
- Hackaday의 Open Syringe Pump by naroom - Arduino 제어
- MIT의 Will Patrick의 OS 주사기 펌프
- Hedron Paste Extruder 프로젝트
- 시험 데이터베이스 업로드:
- 유니버셜 페이스트 압출기
- Bricoleur 점토 압출기, 오픈 소스
- E-Steps-per-mm 방법 - 오픈소스 시린지 펌프를 기반으로 압출기의 E-Steps-per-mm을 계산하는 방법입니다.
- LVESPmm - 오픈 소스 주사기 펌프를 기반으로 한 압출기의 mm당 E-Steps를 계산하는 GUI가 포함된 Python 스크립트입니다.
뉴스에서
- 과학이 더 저렴해지고(더 빨라졌습니다): Design Library에서 연구자들이 직접 주사기 펌프를 인쇄할 수 있게 되다 - Michigan Tech News
- 의사들이 비용의 일부만으로 자신의 도구를 3D로 인쇄할 수 있다 - Gizmodo, Gizmodo India , Gizmodo Australia , USA News
- 3D 프린팅 주사기 펌프는 돈이 부족한 과학자들에게 완벽합니다 - 마더보드
- 3D 인쇄 가능한 주사기 펌프 설계로 실험실 비용 절감 - Med Device
- 3D 프린팅 주사기 펌프로 과학 연구 비용 절감 가능 - Gizmag
- 3D 프린팅은 자체 제작 실험실 장비의 또 다른 발전을 이끈다 - Phys.org
- 3D 프린팅으로 직접 만드는 실험실 장비 - Nanowerk
- 3D 인쇄 주사기 펌프로 체계적 연구 비용 절감 가능 - World News Source
- 연구원들은 이제 RepRap을 사용하여 자신의 주사기 펌프를 3D로 인쇄할 수 있습니다 - 3Ders
- 과학을 하는 것이 더 저렴해지고 더 빨라졌습니다 - Science Codex
- RepRap: 오픈소스 실험실 장비로 과학을 더 저렴하고 빠르게 - Science 2.0
- 3D 프린팅 주사기 펌프는 기존 펌프의 일부에 불과한 비용 - 3D 인쇄
- "또 다른 날, 실용적이고 과장되지 않은, 실제적이고, 실체적이며, 3D로 인쇄할 수 있는 도구 목록에 또 다른 놀라운 추가 사항이 생겼는데, 이는 환영할 만한 변화를 가져올 것입니다. 이번에는 과학계가 3D로 인쇄된 주사기 펌프의 이점을 얻고 엄청난 비용을 절감할 수 있을 때 칭찬하고 잔을 들어 올릴 수 있습니다."
- 과학을 하는 것이 더 저렴해지고 더 빨라졌습니다 - ECN
- 의사들이 이제 푼돈으로 주사기 펌프를 3D로 인쇄할 수 있다 - Softpedia
- 3DP는 DIY 과학 장비의 또 다른 발전을 이끈다 - Engineering.com
- 3D 프린팅 덕분에 의료계가 훨씬 더 저렴해질 수 있다 3DP 내부
- 3D 인쇄 주사기 펌프로 과학 연구 비용 절감 가능 -- 전자공학 저널
- 미시간 공대, 3D 프린팅 랩 기어에 대한 무료 디자인 제공 - Technology Century
- 3D 인쇄 실험실 장비로 연구 예산 확대 - Polymer Solutions Newsblog, Lab Manager
- 새로운 오픈소스 디자인으로 실험실 작업 비용 절감 - The Lode
- 과학이 더 저렴해지고(더 빠르게) - 오늘의 의학 발전
- 오픈소스 주사기 펌프 라이브러리 - Replicator World
- 오픈소스 주사기 펌프 - Raspberrypi.org
- 오픈소스 주사기 펌프 #piday #raspberrypi @Raspberry_Pi - Adafruit
- 오픈소스 주사기 펌프 - FreeIO.org
- 3D 프린팅이 의료비를 어떻게 줄일 수 있을까 - Nation Swell
- 템플릿 라이브러리를 통해 연구자들은 자신의 주사기 펌프를 3D로 인쇄할 수 있습니다 - InfoHighTech(프랑스)
- 오픈 소스 하드웨어 soll durch Kosteneinsparung Medizin revolutionieren - 3Druck(독일)
- 3D 프린팅 주사기 펌프 - What Next(폴란드)
- 과학자들의 지방 자금 지원을 위한 분사 펌프 오픈 소스 3D 프린팅 모델 라이브러리 - Maker8(중국)
- 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) - 세계 최초의 중국 기술 포털, 중화권에서 가장 상업적으로 가치가 높은 IT 전문 포털 .)
- Científicos ahorran millones enequipo con simple invento - Electronics Online(스페인어)
- 3D 프린팅 오픈 하드웨어 주사기, 8억 달러 가치 창출, 연구 결과 - 3D 프린팅 산업
- '오픈 하드웨어' 선구자들, 저가형 실험실 키트 개발에 박차 -Nature News