Open-source syringe pump/Шприцевий насос з відкритим вихідним кодом

▼Відкрита лабораторія технологій сталого розвитку Мічиганського технологічного інституту

Зв’яжіться з доктором Джошуа Пірсом у Free Appropriate Sustainable Technology

MOST · Проекти та публікації · Методи · Літературні огляди · Люди · Спонсори · Новини · Оновлення у Twitter · YouTube

У цій статті досліджується новий метод з відкритим вихідним кодом для розробки та виробництва високоякісного наукового обладнання, придатного для використання практично в будь-якій лабораторії. Шприцевий насос був розроблений з використанням вільно доступного програмного забезпечення для автоматизованого проектування (CAD) з відкритим вихідним кодом та виготовлений за допомогою 3D-принтера RepRap з відкритим вихідним кодом та легкодоступних деталей. Конструкція, перелік матеріалів та інструкції зі складання доступні в усьому світі для всіх, хто бажає їх використовувати. Надається детальна інформація про використання програмного забезпечення CAD та 3D-принтера RepRap. Також проілюстровано використання (частково з відкритим вихідним кодом) комп'ютера Raspberry Pi як бездротового пристрою керування. Було оцінено продуктивність шприцевого насоса, а також детально описано методи, що використовуються для оцінки. Вартість всієї системи, включаючи контролер та веб-інтерфейс керування, становить близько 5% або менше, ніж можна було б очікувати за комерційний шприцевий насос з аналогічною продуктивністю. Конструкція повинна відповідати потребам певної дослідницької діяльності, що вимагає шприцевого насоса, включаючи ретельно контрольоване дозування реагентів, фармацевтичних препаратів та подачу в'язких матеріалів для 3D-принтера, серед інших застосувань.

• Вихідний код лінійного приводу та насосного сервера розміщено тут: https://github.com/mtu-most/linear-actuator
• Якщо ви налаштовуєте власний насос, вам знадобиться БІЛЬШІСТЬ файлів бібліотеки SCAD, які можна знайти тут: https://github.com/mtu-most/most-scad-libraries. Завантажте їх усі та помістіть у ту саму папку, що й файли для насоса -- тоді SCAD скомпілюється правильно.
• Наприклад, STL-файли див. за посиланням https://www.youmagine.com/designs/syringe-pump
• Див. також: Модифікації шприцевого насоса з відкритим кодом Lynch - включає 1) механізм виходу для переміщення блоку штовхача без запуску двигуна, 2) відкритий затискач шприца для легкого зняття, 3) керування Arduino за допомогою EasyDriver.
• Щоб розрахувати цінність роботи над такими проектами, див.: Кількісна оцінка цінності розробки апаратного забезпечення з відкритим кодом

Презентація Е. Ханта D80 про шприцевий насос з відкритим вихідним кодом

Примітка: На цій сторінці описано механічну збірку та встановлення програмного забезпечення. У статті описано електроніку так, як вона була реалізована спочатку. Цей метод більше не підтримується. Зараз рекомендується використовувати контролер 3D-принтера, такий як RAMPS або Melzi and Franklin, для керування пристроєм. Старий метод детально описано на вкладці «Обговорення» на цій сторінці.

Матеріали 3D-друк Кількість Кінець двигуна 1 Карета 1 Основа тримача поршня 1 Вкладка тримача поршня 1 Тримач для тіла 2 Кінець холостого ходу 1 Мотори та метал Кількість Двигун NEMA17 1 З'єднувальна муфта вала 5 мм x 5 мм 1 кульковий підшипник 625z 2 Лінійний підшипник LM6UU 2 Гвинт M3 x 10 мм з головкою під ключ 6 Гвинти з головкою під ключ M3 x 20 мм 4 Гвинти M3 x 40 мм з головкою під ключ 4 Шестигранна гайка M3 13 Шестигранна гайка M5 5 Різьбовий стрижень M5 0,2 м 1 Інструментальна сталь 6 мм А2 0,2 ​​м 2

Інструменти Шестигранний ключ M3 свердло 3 мм

1

Закріпіть двигун на кінці двигуна за допомогою 4 шайб M3 та 4 гвинтів M3 x 20 мм з головкою під ключ.

2

Вставте 2 металеві стрижні в кінець двигуна, потім закріпіть їх на місці за допомогою 2 гайок M3 та 2 гвинтів M3 x 10 мм з головкою під ключ.

3

Вставте різьбовий стрижень у муфту наполовину, інша половина повинна бути на двигуні, закріпіть його.

4

Видовбайте два кінці каретки за допомогою ручного свердла або ножа, щоб зробити отвір у пластиці

5

Встановіть лінійні підшипники на місця на порожнистих кінцях каретки. Потім вставте гайку M5 у фіксатор для гайок на дні каретки.

6

Прикріпіть основу тримача плунжера до каретки за допомогою 2 гайок M3 та 2 гвинтів M3 x 10 мм з головкою під ключ.

7

Підключений розділювальний контейнер.

8

Насуньте каретку на різьбовий стрижень і переконайтеся, що два металеві стрижні входять у лінійні підшипники

9

Після того, як каретка опиниться посередині різьбового стрижня, накрутіть на нього дві гайки M5.

10

Вставте два підшипники в круглі пази на кінці натяжного ролика.

11

Тепер надіньте натяжний кінець на стрижні та закріпіть його ще двома гайками M5 на кінці різьбового стрижня. Натисніть на дві гайки, які вже є на стрижні, до натяжного кінця, щоб закріпити його.

12

Вставте корпус шприца в тримачі, потім вставте поршень в основу тримача поршня

13

Використовуючи чотири болти M3 x 40 мм, чотири шайби M3 та чотири гайки M3, закріпіть два кріпильні елементи на кінці насоса, де знаходиться натяжне колесо. Встановіть дві гайки у верхній частині тримача ближче до каретки та дві гайки у нижній частині тримача, що знаходяться біля кінця, де знаходиться натяжне колесо.

14

Вставте виступ тримача плунжера зверху плунжера, щоб закріпити його на насосі та запобігти ковзанню під час використання.

Це опис використання Franklin для керування пристроєм. Остання версія доступна безкоштовно на Github .

(У статті описано електроніку так, як вона була реалізована спочатку. Цей метод більше не підтримується. Зараз рекомендується використовувати контролер 3D-принтера RepRap, такий як RAMPS або Melzi, який можна придбати онлайн, та Franklin для керування пристроєм. Оригінальні інструкції доступні на вкладці «Обговорення».)

Двигун має бути підключений до плати керування до клем, призначених для першої осі (зазвичай вона називається X). У Franklin завантажте профіль для вашої плати, потім налаштуйте профіль та відкалібруйте насос:

1

Встановіть кількість тимчасових елементів на 0, позиційні осі на 1, а екструдери та послідовники на 0.

2

Вимкніть обидва кінцеві вимикачі.

3

Встановіть зчеплення на 100 кроків/мм та обмеження швидкості на 20 мм/с.

4

Встановіть перемикач у положення 0, потім переведіть насос у вихідне положення. Це встановить поточне положення у положення перемикача.

5

Виберіть положення x. Потім натискайте стрілки вгору та вниз, щоб переміщувати насос невеликими кроками, або натискайте стрілки вгору та вниз, щоб переміщувати його більшими кроками.

6

Насос повинен виштовхувати рідину, рухаючись у позитивному напрямку. Якщо він рухається у неправильному напрямку, переверніть його.

12

Після налаштування правильного зчеплення, встановіть максимальну швидкість на робоче значення (якщо вона занадто висока, двигун пропускатиме), назвіть профіль та збережіть його. Також встановіть цей профіль як профіль за замовчуванням.

13

Клацніть правою кнопкою миші на посиланні для експорту та збережіть ціль у місці на вашому комп’ютері, де ви зможете її знайти. Використовуйте цей файл для відновлення профілю, якщо він вам знадобиться.

14

Якщо ви хочете, щоб інтерфейс був коректним (звичайно, що хочете), відкрийте профіль у звичайному текстовому редакторі та змініть налаштування unit_name з mm на mL. Збережіть його та імпортуйте нові налаштування. Зверніть увагу, як змінюються всі одиниці вимірювання в інтерфейсі.

Насос тепер готовий до використання. Ви можете використати введене положення x для його ручного переміщення або завантажити G-код, який переміщує координату X для переміщення його за заздалегідь запрограмованим шаблоном. Простий приклад G-коду:

Мінімальна кількість накачування – це один крок двигуна; її величина залежить від розміру шприца. Тут ходовий гвинт має крок 0,8 мм, а двигун виконує 3200 мікрокроків за оберт, тому один крок – це рух плунжера 0,8 мм/3200=250 нм. Поперечний переріз шприца об'ємом 25 мл становить близько 4 см², тому один крок – це добуток цих площ, що дорівнює 0,1 мм³=0,1 мкл.

Немає мінімального значення швидкості, яку може розвивати насос, але якщо ви наблизитеся до розміру кроку, потік буде помітним кроком, а не безперервним. Наприклад, якщо вам потрібен 1 мкл/хв, він виконуватиме один крок кожні 6 секунд.

• Модифікації шприцевого насоса з відкритим кодом від Lynch - включають 1) механізм виходу для переміщення блоку штовхача без запуску двигуна, 2) відкритий затискач шприца для легкого зняття, 3) керування Arduino за допомогою EasyDriver.
• Лабораторія з відкритим кодом
• Створення дослідницького обладнання за допомогою безкоштовного обладнання з відкритим вихідним кодом
• Наука з відкритим кодом
• Оптика з відкритим кодом
• 3D-друк OSAT з відкритим кодом
• Апаратне забезпечення з відкритим кодом
• Огляд літератури щодо шприцевих насосів
• Змішувач для нутаціонування, надрукований на 3D-принтері з відкритим вихідним кодом
• Двоосьова карданна система з відкритим вихідним кодом для оптоелектронних вимірювань, яку можна друкувати на 3D-принтері
• Ystruder: багатофункціональний екструдер з відкритим кодом, можливостями сенсорного відстеження та моніторингу
• Цифрово відтворювані лабораторні ваги з відкритим кодом
• Конструкція вакуумної печі з відкритим вихідним кодом для низькотемпературного сушіння: оцінка продуктивності переробленого ПЕТ та біомаси
• Багатоканальна піпетка, сумісна зі стандартом ISO 8655, надрукована на 3D-принтері з відкритим вихідним кодом
• Відкритий код Науковий ролик для пляшок
• Науково-технічний листовий прес з відкритим вихідним кодом для холодного та гарячого листообробного виробництва для дослідження властивостей матеріалів на полімерній основі
• Бардачок з інертним газом з відкритим вихідним кодом

• Модифіковані деталі шприцевого насоса з відкритим кодом - автор Ділан Лінч
• Відкритий насос – допомога у створенні кращих пристроїв для охорони здоров’я та лабораторних середовищ
• Відкритий шприцевий насос на Hackaday від naroom - керований Arduino
• Шприцевий насос Вілла Патріка OS у Массачусетському технологічному інституті
• Проект екструдера пасти Hedron
• Завантаження пробної бази даних:
  • http://3dprint.nih.gov/discover/3dpx-000674
  • https://www.youmagine.com/designs/syringe-pump
• Універсальний екструдер для пасти
• Bricoleur Clay Extruder, відкритий код
• Метод E-кроків на мм – метод розрахунку E-кроків на мм екструдера на основі шприцевого насоса з відкритим вихідним кодом.
• LVESPmm — скрипт Python з графічним інтерфейсом для розрахунку E-Steps-per-mm екструдера на основі шприцевого насоса з відкритим кодом.

• Наука стала дешевшою (і швидшою): Бібліотека дизайну дозволяє дослідникам друкувати власні шприцеві насоси - Новини Мічиганських технологій
• Лікарі можуть друкувати власні інструменти на 3D-принтері за значно меншу ціну - Gizmodo, Gizmodo Індія , Gizmodo Австралія , Новини США
• Шприцеві насоси, надруковані на 3D-принтері, ідеально підходять для вчених, які мають обмежені кошти - материнська плата
• Дизайн шприцевого насоса, який можна друкувати на 3D-принтері, знижує витрати лабораторії - Med Device
• 3D-друковані шприцеві насоси можуть скоротити вартість наукових досліджень - Gizmag
• 3D-друк призводить до чергового прогресу в саморобному лабораторному обладнанні - Phys.org
• Зробіть лабораторне обладнання самостійно за допомогою 3D-друку - Nanowerk
• Шприцеві насоси, надруковані на 3D-принтері, можуть скоротити витрати на систематичні дослідження - World News Source
• Дослідники тепер можуть друкувати власні шприцеві насоси на 3D-принтері за допомогою RepRap - 3Ders
• Заняття наукою стало дешевшим і швидшим — Науковий кодекс
• RepRap: Обладнання для лабораторій з відкритим вихідним кодом робить науку дешевшою – і швидшою – Наука 2.0
• Шприцеві насоси, надруковані на 3D-принтері, коштують лише частку вартості традиційних насосів - 3D-друк

«Ще один день, ще одне феноменальне доповнення до списку практичних, безгаласливих, реальних, відчутних інструментів, що можна друкувати на 3D-принтері, які обов’язково принесуть деякі бажані зміни. Цього разу саме наукова спільнота може співати дифірамби та піднімати келихи, ось-ось пожинаючи плоди – і заощаджуючи купу грошей – на шприцевих насосах, надрукованих на 3D-принтері».

• Заняття наукою стало дешевшим і швидшим – ECN
• Лікарі тепер можуть друкувати шприцеві насоси на 3D-принтері за копійки - Softpedia
• 3DP призводить до чергового прогресу в саморобному науковому обладнанні - Engineering.com
• Медичний світ може стати набагато дешевшим завдяки 3D-друку. Всередині 3DP.
• Шприцеві насоси, надруковані на 3D-принтері, можуть скоротити витрати на наукові дослідження -- Журнал електронної інженерії
• Мічиганський технологічний інститут пропонує безкоштовні дизайни для 3D-друку лабораторного обладнання - Technology Century
• Лабораторне обладнання, надруковане на 3D-принтері, збільшує бюджети досліджень - Polymer Solutions Newsblog, керівник лабораторії
• Нові розробки з відкритим кодом роблять лабораторну роботу доступною - The Lode
• Наука щойно стала дешевшою (і швидшою) - Сьогоднішні медичні розробки
• Бібліотека шприцевих насосів з відкритим кодом - Replicator World
• Шприцевий насос з відкритим кодом - Raspberrypi.org
• Шприцевий насос з відкритим вихідним кодом #piday #raspberrypi @Raspberry_Pi - Adafruit
• Шприцевий насос з відкритим кодом - FreeIO.org
• Як 3D-друк може зменшити медичні витрати - Nation Swell
• БІБЛІОТЕКА ШАБЛОНІВ ДОЗВОЛЯЄ ДОСЛІДНИКАМ ДРУКУВАТИ ВЛАСНІ ШПРИЦЕВІ НАСОСИ У 3D - InfoHighTech (Франція)
• Open Source Hardware soll durch Kosteneinsparung Medizin revolutionieren - 3Druck (Німеччина)
• Шприцевий насос, надрукований на 3D-принтері - What Next (Польща)
• Бібліотека моделей 3D-друку з відкритим кодом для паливних насосів допоможе вченим з фінансами провінцій - Maker8 (Китай)
• 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) - перший у світі китайський технологічний портал, найбільший у Великому Китаї комерційно цінний ІТ-професійний портал.)
• Sientíficos ahorran millones en equipo con simple invento - Electronics Online (іспанською)
• Дослідження показує, що шприц з відкритим обладнанням, надрукований на 3D-принтері, приносить 800 мільйонів доларів - Індустрія 3D-друку
• Піонери «відкритого обладнання» наполягають на недорогому лабораторному обладнанні - Nature News