Open-source syringe pump/zh
本文探讨了一种用于开发和制造高质量科学设备的全新开源方法，该设备几乎适用于任何实验室。我们使用免费的开源计算机辅助设计 (CAD) 软件设计了一款注射泵，并使用开源RepRap 3D 打印机和易于获取的零部件进行制造。该设计、物料清单和组装说明面向全球开放，供任何希望使用该设备的人使用。本文详细介绍了 CAD 软件和 RepRap 3D 打印机的使用方法，并阐述了如何使用（部分开源的）树莓派计算机作为无线控制设备。此外，本文还对注射泵的性能进行了评估，并详细介绍了评估方法。整个系统的成本（包括控制器和基于 Web 的控制界面）仅为同等性能的商用注射泵价格的 5% 或更低。该设计能够满足特定研究活动的需求，例如需要精确控制试剂、药物剂量以及输送粘性 3D 打印介质等应用。
- 线性执行器和泵服务器的源代码位于此处：https://github.com/mtu-most/linear-actuator
- 如果您要定制自己的泵，您将需要 MOST SCAD 库文件，这些文件可以在这里找到：https://github.com/mtu-most/most-scad-libraries下载所有文件并将它们放在与泵文件相同的文件夹中——这样 SCAD 就能正确编译了。
- 例如，STL 文件请参见https://www.youmagine.com/designs/syringe-pump
- 另请参阅：Lynch 开源注射泵改进- 包括 1) 无需启动电机即可移动推杆块的逃逸机构，2) 打开注射器夹以便轻松拆卸，3) 使用 EasyDriver 的 Arduino 控制。
- 要计算参与此类项目的价值，请参阅：量化开源硬件开发的价值
材料和工具
注意：本页介绍机械结构和软件安装。文档中描述的是最初的电子电路实现方式。这种方法已不再维护。现在建议使用 RAMPS 或 Melzi and Franklin等 3D 打印机控制器来控制设备。旧方法的详细信息请参见本页的“讨论”选项卡。
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如何构建一个开源注射泵
使用 4 个 M3 垫圈和 4 个 M3 x 20mm 内六角圆柱头螺钉将电机固定到电机端。
将 2 根金属杆插入电机端，然后用 2 个 M3 螺母和 2 个 M3 x 10mm 内六角螺钉将其固定到位。
将螺纹杆插入联轴器一半，另一半应位于电机上，并将其固定好。
用手持钻头或刀具在托架两端挖空，在塑料上钻出孔。
将直线轴承卡入滑架空心端的相应位置。然后将M5螺母插入滑架底部的螺母槽中。
用 2 个 M3 螺母和 2 个 M3 x 10mm 内六角螺钉将柱塞支架的底座固定到滑架上。
连接的分离容器。
将滑架滑到螺纹杆上，并确保两根金属杆与直线轴承配合良好。
当滑架到达螺纹杆的中点时，将两个 M5 螺母拧到螺纹杆上。
将两个轴承插入惰轮端的圆形槽中。
现在将惰轮端滑到杆上，并用螺纹杆末端的两个 M5 螺母将其固定。将杆上已有的两个螺母向上推至惰轮端，以将其固定。
将注射器筒身插入筒身支架，然后将活塞滑入活塞支架的底部。
使用四颗 M3 x 40mm 螺栓、四个 M3 垫圈和四个 M3 螺母将两个固定件固定到泵的惰轮端。在靠近滑架的固定件顶部安装两个螺母，在靠近惰轮端的固定件底部安装两个螺母。
将柱塞支架的卡舌插入柱塞顶部，以将其固定到泵上，防止使用时滑动。
控制器：连接和校准
这是使用Franklin控制设备的说明。最新版本可在GitHub 上免费获取。
（本文描述的是最初实现的电子电路。这种方法已不再适用。现在建议使用 RepRap 3D 打印机控制器，例如 RAMPS 或 Melzi（您可以在网上购买），并使用 Franklin 来控制设备。原始说明可在“讨论”选项卡中找到。）
电机必须连接到控制板上对应第一轴（通常称为 X 轴）的接线端子上。在 Franklin 中，加载您所用控制板的配置文件，然后设置配置文件并校准泵：
将注射器拉出略微超过大标记的位置。然后，以极小的步长，将注射器推至更大的标记处，使活塞正好对准标记。（由于存在反冲，整个操作过程只需用力推即可。）
点击主页按钮将位置设置为 0。
继续推，直到到达另一个标记点（距离越远越好）。最后几步要小步进行，以确保完全依靠推力完成。
记录当前位置。
将报告的毫米数乘以耦合系数，再除以两个标记之间的毫升数。这就是该注射器的正确耦合系数。
设置好正确的联轴器后，将最大转速调整到一个合适的数值（如果转速过高，电机可能会打滑），然后命名并保存该配置文件。同时，将此配置文件设置为默认配置文件。
右键单击导出链接，将目标文件保存到计算机上易于查找的位置。如果需要恢复配置文件，可以使用此文件。
如果您希望界面显示正确（当然您希望如此），请使用纯文本编辑器打开配置文件，并将 unit_name 设置从 mm 更改为 mL。保存并导入新设置。请注意界面中所有单位的变化。
水泵现在可以使用了。您可以手动输入 X 坐标来移动它，也可以上传 G 代码，通过控制 X 坐标使水泵按照预设的模式移动。一个简单的 G 代码示例如下：
最低泵速
泵的最小泵送量是电机的一个步进量；具体数值取决于注射器的容量。此处丝杠的螺距为 0.8 毫米，电机每转 3200 微步，因此一个步进量是柱塞的移动距离 0.8 毫米 / 3200 = 250 微米。25 毫升注射器的横截面积约为 4 平方厘米，因此一个步进量是这两个值的乘积，即 0.1 立方毫米 = 0.1 微升。
泵的运行速度没有最低限制，但如果接近步长，流量将呈明显的阶跃式变化，而不是连续流动。例如，如果流量设定为 1μL/min，则每 6 秒会进行一次阶跃式流动。
参见
- Lynch开源注射泵改进方案——包括：1）无需启动电机即可移动推杆的逃逸机构；2）开放式注射器夹，便于拆卸；3）使用EasyDriver的Arduino控制。
- 开源实验室
- 利用免费开源硬件构建研究设备
- 开源科学
- 开源光学
- OSAT的开源3D打印
- 开源硬件
- 注射泵文献综述
- 开源3D打印旋转搅拌器
- 用于光电测量的可3D打印开源双轴万向节系统
- Ystruder：具备传感和监控功能的开源多功能挤出机
- 开源的、可数字化复制的实验室级天平
- 用于低温干燥的开源真空烘箱设计：再生PET和生物质的性能评估
- 开源 3D 打印符合 ISO 8655 标准的多通道移液器
- 开源科学瓶滚轮
- 用于研究聚合物基材料性能的开源冷热科学片材压机
- 开源惰性气体手套箱
联合倡议
- 迪伦·林奇著《改造开源注射泵部件》
- 开放式泵——助力打造更优质的医疗保健和实验室环境设备
- 由 naroom 在 Hackaday 上发布的开放式注射泵- Arduino 控制
- 麻省理工学院威尔·帕特里克的操作系统注射泵
- 海德龙糊状挤出机项目
- 试验数据库上传：
- 通用糊状挤出机
- Bricoleur 粘土挤出机，开源
- 每毫米 E 步数法- 基于开源注射泵的挤出机每毫米 E 步数计算方法。
- LVESPmm - 基于开源注射泵的 Python 脚本，带有 GUI，用于计算挤出机的每毫米 E 步数。
新闻报道
- 科学研究变得更便宜（也更快捷）：设计库让研究人员可以自行打印注射泵- 密歇根理工大学新闻
- 医生们可以用极低的成本3D打印自己的工具——Gizmodo、Gizmodo印度、Gizmodo澳大利亚、美国新闻
- 3D打印注射泵是资金紧张的科学家的完美选择- 主板
- 3D打印注射泵设计降低实验室成本- 医疗器械
- 3D打印注射泵有望降低科研成本——Gizmag
- 3D打印技术推动自制实验室设备又向前迈进了一步——Phys.org
- 利用 3D 打印技术自制实验室设备- Nanowerk
- 3D打印注射泵或可降低系统性研究的成本——世界新闻来源
- 研究人员现在可以使用 RepRap 3D 打印机自行打印注射泵- 3Ders
- 科学研究变得更便宜、更快捷了——《科学法典》
- RepRap：开源实验室设备让科学研究更经济、更高效——科学2.0
- 3D打印注射泵的成本仅为传统注射泵的几分之一- 3D打印
- “又一天，又一项卓越的3D打印工具加入了实用、低调、真实、触手可及的行列，它必将带来一些令人欣喜的改变。这一次，科学界可以欢呼雀跃，举杯庆祝，因为他们即将从3D打印注射泵中获益——并节省一大笔钱。”
- 科研变得更便宜、更快捷了——ECN
- 医生现在可以以极低的费用3D打印注射泵- Softpedia
- 3D打印技术引领DIY科学设备新进展- Engineering.com
- 得益于3D打印技术，医疗行业的成本有望大幅降低。——3D打印技术内幕
- 3D打印注射泵有望降低科学研究成本——《电子工程杂志》
- 密歇根理工大学提供免费的3D打印实验室设备设计方案- 技术世纪
- 3D打印实验室设备令科研预算捉襟见肘——聚合物解决方案新闻博客，《实验室经理》
- 新的开源设计使实验室工作成本降低——《矿脉》
- 科学变得更便宜（也更快捷） ——今日医学进展
- 开源注射泵库- Replicator World
- 开源注射泵- Raspberrypi.org
- 开源注射泵 #piday #raspberrypi @Raspberry_Pi - Adafruit
- 开源注射泵- FreeIO.org
- 3D打印如何降低医疗费用- Nation Swell
- 模板库使研究人员能够以 3D 打印方式自行制造注射泵- InfoHighTech（法国）
- 开源硬件由 Kosteneinsparung Medizin Revolutionieren 出售- 3Druck（德国）
- 3D打印注射泵——下一步是什么（波兰）
- Maker8（中国）推出开源注射泵3D打印模型库，助力科研人员获得省级资金支持。
- 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 （中关村在线（zol.com.cn）-全球第一中文科技门户、大中华区最具商业价值的IT专业门户。）
- Científicos ahorran millones en Equipment con simple invento - 电子在线（西班牙语）
- 研究发现，3D打印开放式硬件注射器价值8亿美元——3D打印行业
- “开源硬件”先驱者推动低成本实验室套件的发展——《自然》新闻
| 作者 | 约书亚·M·皮尔斯，巴斯·维恩 |
|---|---|
| 执照 | CC-BY-SA-3.0 |
| 组织 | MOST，MTU |
| 引用方式 | 约书亚·M·皮尔斯，Bas Wijnen (2014-2025)。“开源注射泵”。附录。检索日期：2026 年 4 月 13 日。 |