Precise Peristaltic Pump: 13 Cov Kauj Ruam

2024 Tus sau: John Day | [email protected]. Kawg hloov kho: 2024-01-30 09:29

Peb yog pab pawg tub ntxhais kawm los ntawm kev qhuab qhia sib txawv ntawm RWTH Aachen University thiab tau tsim txoj haujlwm no hauv cov ntsiab lus ntawm 2017 iGEM kev sib tw.

Tom qab txhua txoj haujlwm uas nkag mus rau hauv peb lub twj tso kua mis, peb xav qhia peb cov txiaj ntsig nrog koj!

Peb tau tsim lub twj tso kua mis peristaltic no raws li feem ntau siv tau cov kua daws rau txhua qhov haujlwm uas xav tau kev thauj cov kua. Peb lub twj tso kua mis muaj peev xwm ua kom pom tseeb thiab tso dej ntau ntxiv, muab ntau yam kev siv tshuaj ntau npaum li cas thiab cov nqi ntws mus rau qhov ua tau zoo tshaj plaws. Los ntawm 125 qhov kev sim tshuaj peb tuaj yeem pom thiab ntsuas qhov raug ntawm peb lub twj tso kua mis. Rau tubing nrog 0, 8 hli sab hauv txoj kab uas hla thiab txhua qhov ntws los lossis ntim ntim hauv cov lus qhia tshwj xeeb peb tuaj yeem qhia qhov raug zoo dua 2% sib txawv ntawm cov teeb tsa. Muab cov txiaj ntsig ntawm kev ntsuas, qhov raug tuaj yeem txhim kho tau ntxiv txawm tias qhov nrawm ntawm qhov ntsuas tau hloov kho raws li qhov xav tau ntws.

Lub twj tso kua mis tuaj yeem tswj tau yam tsis muaj kev paub dhau los ntawm kev teeb tsa hauv LCD thiab lub pob qhov rooj. Ib qho ntxiv, lub twj tso kua mis tuaj yeem tswj tau los ntawm USB los ntawm cov lus txib. Txoj hauv kev yooj yim ntawm kev sib txuas lus yog sib xws nrog cov software thiab cov lus programming (MATLAB, LabVIEW, Java, Python, C#, thiab lwm yam).

Lub twj tso kua mis yog qhov yooj yim thiab pheej yig rau kev tsim khoom, nrog rau txhua ntu suav nrog tsawg dua $ 100 piv rau $ 1300 rau qhov pheej yig tshaj piv rau kev lag luam kev daws teeb meem peb tuaj yeem pom. Dhau li ntawm lub tshuab luam ntawv 3D, tsuas yog cov cuab yeej ib txwm xav tau. Peb tes num yog qhib qhov chaw hais txog kho vajtse thiab software. Peb muab CAD cov ntaub ntawv rau 3D qhov chaw luam tawm, ua tiav cov npe tag nrho cov khoom lag luam xav tau thiab lawv cov peev txheej, thiab cov cai siv hauv peb lub twj tso kua mis.

Kauj Ruam 1: Txheeb Cov Khoom Tshwj Xeeb

Txheeb xyuas qhov tshwj xeeb thiab kev sib tham ntawm qhov raug txuas hauv qab no.

Puas yog lub twj tso kua mis ua tau raws li koj xav tau?

Kauj Ruam 2: Sib Sau Ua Ke

1x Arduino Uno R3/ sib xws board1x Stepper lub cev muaj zog (WxHxD): 42x42x41 mm, Ncej (ØxL): 5x22 mm1x Fais fab mov 12 V/ 3 A, txuas: 5.5/ 2.1 mm1x Cov kauj ruam tsav tsheb A49881x LCD module 16x2, (WxHxD): 80x36x13 mm3x Needle bearing HK 0408 (IØ x OØ x L) 4 mm x 8 mm x 8mm1x Encoder 5 V, 0.01 A, 20 hloov kev tshaj tawm, 360 ° 1x Tso tubing, 1.6mm phab ntsa tuab, 0.2m4x Taw tus kheej-nplaum (L x W x H) 12.6 x 12.6 x 5.7 mm3x Ncaj tus pin (Ø x L) 4 mm x 14 mm1x Tswj pob qhov rooj (Ø x H) 16.8 mm x 14.5 mm1x Potentiometer/ Trimmer 10k1x 220 Ohm Resistor1x Capacitor 47µF, 25V

Txuas: 1x PCB (L x W) 80 mm x 52 mm, Sib cuag sib nrug 2.54 mm (CS) 2x Pin sawb, ncaj, CS 2.54, nominal current 3A, 36 pins1x Socket strip, straight, CS 2.54, nominal currrent 3A, 40 pins1x Cables, xim sib txawv (piv txwv li Ø 2.5 mm, hla ntu 0, 5 mm²) Tshav kub ntsws (haum rau cov xov tooj, piv txwv li mm 3 hli)

Screws: 4x M3, L = 25 mm (ntev tsis muaj taub hau), ISO 4762 (hex taub hau) 7x M3, L = 16 mm, ISO 4762 (hex taub hau) 16x M3, L = 8 mm, ISO 4762 (hex taub hau) 4x Cov ntsia hlau me me (rau LCD, Ø 2-2.5mm, L = 3-6 mm) 1x M3, L = 10mm grub ntsia hlau, DIN 9161x M3, txiv ntseej, ISO 4032

3D luam qhov chaw: (Thingiverse

Kauj Ruam 3: Tshaj Tawm Ua 3D Luam Ntawv

Cov ntawv luam tawm 3D yuav tsum tau muab ntxuav tom qab luam ntawv tshem tawm cov seem ntawm qhov txheej txheem luam ntawv. Cov cuab yeej peb pom zoo rau kev ua tom qab yog cov ntawv me me thiab cov xov txiav rau M3 xov. Tom qab cov txheej txheem luam ntawv feem ntau ntawm lub qhov yuav tsum tau nthuav dav los ntawm kev siv lub laum haum. Rau lub qhov uas muaj M3 screws, xov yuav tsum tau txiav nrog cov lus hais saum toj no txiav.

Kauj Ruam 4: Cables & Xov Tooj

Lub hauv paus tseem ceeb ntawm Circuit Court suav nrog Arduino thiab perfboard. Ntawm lub perfboard yog tus tsav tsheb tsav tsheb, lub tshuab txiav rau LCD, 47µF lub tshuab hluav taws xob thiab kev sib txuas rau lub zog hluav taws xob ntawm ntau yam khoom siv. Txhawm rau tua Arduino los ntawm kev hloov lub zog, lub zog hluav taws xob ntawm Arduino tau cuam tshuam thiab coj mus rau Perfboard. Rau lub hom phiaj no, lub diode uas nyob ntawm Arduino ncaj qha tom qab lub hwj chim txuas tsis tau muag thiab coj mus rau lub qhov rooj hloov pauv.

Kauj ruam 5: Kho vajtse nqis

Muaj peb qhov kev teeb tsa uas yuav tsum tau ua ncaj qha rau ntawm Circuit Court.

Ua ntej qhov kev txwv tam sim no rau cov kauj ruam tsav tsheb yuav tsum tau teeb tsa, los ntawm kev kho cov ntsia hlau me me ntawm A4988. Piv txwv, yog tias qhov hluav taws xob V_ref nruab nrab ntawm cov ntsia hlau thiab GND hauv lub xeev yog 1V, qhov txwv tam sim no yog ob zaug tus nqi: I_max = 2A (qhov no yog tus nqi uas peb siv). Qhov siab dua tam sim no, siab dua lub zog ntawm lub cev muaj zog, tso cai kom nrawm dua thiab cov nqi ntws. Txawm li cas los xij, kuj tseem siv lub zog thiab kev txhim kho cua sov nce ntxiv.

Tsis tas li ntawd, hom ntawm stepper lub cev muaj zog tuaj yeem teeb tsa los ntawm peb tus pin uas nyob rau sab laug sab laug ntawm tus tsav tsheb tsav tsheb (MS1, MS2, MS3). Thaum MS2 nyob ntawm + 5V, raws li qhia hauv kab duab kab, lub cev muaj zog ua haujlwm nyob rau theem peb hlis, uas peb tau siv. Qhov no txhais tau tias yog ib kauj ruam (1.8 °) tau ua tiav rau plaub lub suab paj nruag uas tus tsav tsheb tsav tsheb tau txais ntawm tus lej STEP.

Raws li tus nqi kawg los teeb tsa, lub laum ntawm lub perfboard tuaj yeem siv los kho qhov sib txawv ntawm LCD.

Kauj Ruam 6: Xeem Circuit Court thiab Cheeb Tsam

Ua ntej kev sib dhos nws raug pom zoo los ntsuas cov khoom sib txuas thiab cov khoom siv hluav taws xob ntawm lub khob cij. Txoj kev no, nws yooj yim dua los nrhiav thiab kho qhov ua yuam kev.

Koj tuaj yeem xa peb cov software mus rau Arduino, sim txhua lub luag haujlwm ua ntej. Peb tau tshaj tawm qhov chaws ntawm GitHub:

github.com/iGEM-Aachen/Open-Source-Peristaltic-Pump

Kauj Ruam 7: Sib dhos

Cov vis dis aus qhia txog kev sib sau ua ke ntawm cov khoom sib koom ua ntu zus yam tsis muaj kab thaiv. Txhua qhov txuas yuav tsum xub txuas nrog cov khoom siv. Kev xaim hluav taws xob tau ua tiav zoo tshaj plaws ntawm qhov chaw uas txhua qhov khoom siv tau ntxig, tab sis sab phab ntsa tseem tsis tau raug kho. Qhov nyuaj kom ncav tau cov ntsia hlau tuaj yeem ncav cuag tau yooj yim nrog lub qhov taub.

1. Ntxig lub hwj huam hloov pauv thiab tus lej nkag mus rau hauv lawv lub qhov tsim thiab kho lawv rau rooj plaub. Txuas lub pob qhov rooj tswj mus rau tus lej nkag teb chaws - ua tib zoo - thaum koj txuas lub pob qhov rooj, nws yuav ua rau lub encoder puas tsuaj yog tias koj sim tshem nws dua.

2. Txuas lub LCD zaub nrog cov ntsia hlau me me, kom ntseeg tau tias yuav muab cov tshuaj tiv thaiv thiab txuas rau cov khoom ua ntej sib dhos.

3. Kho Arduino Uno board rau rooj plaub uas siv 8 mm M3 screws.

4. Ntxig cov kauj ruam tsav tsheb thiab txuas nws mus rau rooj plaub ua ke nrog ntu 3D luam tawm (Pump_case_bottom) siv plaub 10 mm M3 ntsia hlau.

5. Txuas daim kab xev rau hauv rooj plaub - xyuas kom tseeb tias koj tau muab tag nrho cov khoom siv sib txuas rau lub perfboard raws li qhia hauv kab duab kab.

6. Xaim cov khoom siv hluav taws xob sab hauv rooj plaub.

7. Kaw rooj plaub los ntawm kev ntxiv cov ntawv sab nrauv siv 10x 8 mm M3 screws.

8. Sib sau cov kabmob sib dhos raws li qhia hauv video thiab txuas nws mus rau lub cev muaj zog siv lub hau ntswj 3 hli

9. Thaum kawg, muab lub txee txhawb nqa tuav lub raj (Pump_case_top_120 °) nrog ob lub 25 mm M3 ntsia hlau thiab ntxig rau tubing. Ntxig ob lub 25 mm M3 ntsia hlau kom lub tubing nyob hauv qhov chaw thaum cov txheej txheem twj tso kua mis

Kauj Ruam 8: Ntxig Tubing

Kauj Ruam 9: Tau Paub Txog Tus Neeg Siv Khoom Siv (kev tswj los ntawm phau ntawv)

Tus neeg siv interface muab kev tswj hwm ntawm lub twj tso kua mis peristaltic. Nws suav nrog LCD zaub, tswj pob qhov rooj thiab hloov lub zog. Lub pob qhov rooj tswj tau tuaj yeem tig lossis thawb.

Tig lub pob qhov rooj tso cai xaiv los ntawm cov khoom sib txawv hauv cov ntawv, cov ntawv qhia zaub mov ntawm kab sab saud yog tam sim no tau xaiv. Kev thawb lub pob qhov rooj yuav qhib rau xaiv cov khoom ntawv qhia zaub mov, qhia los ntawm lub ntsej muag ntsais muag. Lub ntsej muag ntsais muag pom tau tias cov ntawv qhia zaub mov tau qhib.

Thaum cov ntawv qhia zaub mov tau qhib, nws pib nyob ntawm qhov khoom xaiv los yog ua lossis tso cai hloov pauv tus nqi sib xws los ntawm kev tig lub pob qhov rooj. Rau txhua daim ntawv qhia zaub mov txuas nrog tus lej tus lej tuaj yeem tuav tau kom rov ua tus nqi rau xoom lossis ob npaug thawb kom nce tus nqi los ntawm ib feem kaum ntawm nws tus nqi siab tshaj. Txhawm rau teeb tsa tus nqi xaiv thiab deactivate cov ntawv qhia zaub mov lub pob qhov rooj yuav tsum raug thawb zaum ob.

Lub hwj chim hloov yuav kaw lub twj tso kua mis tam sim thiab tag nrho nws cov khoom siv (Arduino, lub cev muaj zog theem, tus tsav tsheb kauj vab, LCD), tshwj tsis yog thaum lub twj tso kua mis txuas nrog ntawm USB. Arduino thiab LCD tuaj yeem siv los ntawm USB, yog li lub zog hloov pauv yuav tsis cuam tshuam rau lawv.

Cov ntawv qhia zaub mov muaj 10 yam, uas tau teev tseg thiab piav qhia hauv qab no:

0 | Pib Pib siv, kev ua haujlwm yog nyob ntawm hom xaiv ntawm "6) Hom"

1 | VolumeSet qhov ntim tshuaj, tsuas yog txiav txim siab yog "Dose" raug xaiv ntawm "6) Hom"

2 | V. Unit: Teeb lub ntim ntim, cov kev xaiv yog: “mL”: mL “uL”: µL “rot”: kev hloov pauv (ntawm lub twj tso kua mis)

3 | Ceev Teeb tus nqi ntws, tsuas yog txiav txim siab yog "Dose" lossis "Pump" raug xaiv ntawm "6) Hom"

4 | S. Unit: Teem lub ntim ntim, xaiv yog: “mL/min”: mL/min “uL/min”: µL/min “rpm”: rotations/min

5 | Kev taw qhia: Xaiv cov twj tso kua mis: "CW" rau kev sib hloov raws lub moos, "CCW" rau lub moos

6 | Hom: Teeb hom kev ua haujlwm: "Dose": txhaj qhov ntim tau xaiv (1 | Ntim) ntawm qhov xaiv qhov txaus (3 | Ceev) thaum pib "Pump": tso dej tsis tu ncua ntawm qhov xaiv ntws (3 | Ceev) thaum pib "Cal.": Kev ntsuas ntsuas, lub twj tso kua mis yuav ua 30 qhov kev sib hloov hauv 30 vib nas this thaum pib

7 | Cal. Set calibration ntim hauv mL. Txog kev ntsuas, lub twj tso kua mis tau khiav ib zaug hauv hom kev ntsuas thiab qhov ntsuas qhov ntsuas qhov ntsuas uas tau tso tawm yog ntsuas.

8 | Txuag Sett. Save txhua qhov chaw rau Arduinos EEPROM, qhov tseem ceeb raug khaws cia thaum lub hwj chim tawm thiab rov ua haujlwm dua, thaum lub zog rov qhib dua

9 | USB CtrlActivate USB Control: Lub twj tso kua mis ua haujlwm rau cov lus txib xa los ntawm USB

Kauj ruam 10: Calibration thiab Sim Dosing

Ua qhov ntsuas kom raug ua ntej siv lub twj tso kua mis yog qhov tseem ceeb heev rau kev txhaj tshuaj kom raug thiab siv tau. Kev ntsuas ntsuas yuav qhia lub twj tso kua mis ntau npaum li cas hauv ib qho kev sib hloov, yog li lub twj tso kua mis tuaj yeem suav tau pes tsawg qhov kev sib hloov thiab qhov xav tau ceev npaum li cas kom tau raws li cov txheej txheem teeb tsa. Txhawm rau pib ntsuas, xaiv Hom "Cal." thiab pib tso dej lossis xa cov lus txib ntsuas ntawm USB. Tus txheej txheem ntsuas ntsuas ntsuas yuav ua 30 qhov kev sib hloov hauv 30 vib nas this. Qhov ntim ntawm cov kua tso rau lub sijhawm no (ntsuas ntsuas) yuav tsum ntsuas kom raug. Ua kom ntseeg tau, tias qhov ntsuas tsis cuam tshuam los ntawm kev poob qis rau cov tubing, qhov hnyav ntawm cov tubing nws tus kheej lossis lwm yam cuam tshuam. Peb pom zoo kom siv lub ntsuas microgram rau kev ntsuas, raws li koj tuaj yeem suav tau yooj yim ntim, yog tias qhov hnyav thiab qhov hnyav ntawm cov kua dej tau paub. Thaum koj ntsuas qhov ntsuas qhov ntsuas koj tuaj yeem kho lub twj tso kua mis los ntawm kev teeb tsa tus nqi ntawm cov ntawv qhia zaub mov "7 | Cal." los yog txuas nws rau koj cov lus txib.

Thov nco ntsoov tias ib qho kev hloov pauv tom qab ntsuas rau lub tubing lossis qhov sib txawv qhov sib txawv yuav cuam tshuam qhov tseeb ntawm lub twj tso kua mis. Sim ua qhov ntsuas ntsuas ib txwm nyob rau tib lub sijhawm, uas lub twj tso kua mis yuav siv tom qab. Yog tias koj tshem lub raj thiab teeb nws dua hauv lub twj tso kua mis, tus nqi ntsuas yuav hloov mus txog 10%, txij li qhov sib txawv me me hauv kev tso thiab quab yuam siv rau cov ntsia hlau. Rub tawm ntawm cov tubing tseem yuav hloov pauv qhov chaw thiab yog li qhov ntsuas tus nqi. Yog tias qhov ntsuas tau ua tiav yam tsis muaj qhov sib txawv thiab tom qab lub twj tso kua mis tau siv los tso kua dej ntawm lwm qhov siab nws yuav cuam tshuam qhov tseeb. Nco ntsoov txawm tias qib sib txawv ntawm ib 'meter' tuaj yeem tsim qhov sib txawv ntawm 0.1 bar, uas yuav muaj qhov cuam tshuam me ntsis ntawm qhov ntsuas ntsuas, txawm tias lub twj tso kua mis tuaj yeem ncav cuag qhov siab tsawg kawg 1.5 bar siv 0.8 hli tubing.

Kauj ruam 11: Serial Interface - Kev Tswj Chaw Taws Teeb ntawm USB

Cov lej sib cuam tshuam yog ua raws Arduino kev sib txuas lus sib txuas ntawm USB (Baud 9600, 8 cov ntaub ntawv me me, tsis muaj qhov sib npaug, ib qho nres me ntsis). Ib qho software lossis hom lus uas muaj peev xwm sau cov ntaub ntawv mus rau chaw nres nkoj txuas tuaj yeem siv los sib txuas lus nrog lub twj tso kua mis (MATLAB, LabVIEW, Java, nab hab sej, C#, thiab lwm yam). Txhua lub zog ntawm lub twj tso kua mis tuaj yeem nkag tau los ntawm kev xa cov lus txib coj mus rau lub twj tso kua mis, thaum kawg ntawm txhua qhov kev hais kom ua kab cim tshiab '\ n' (ASCII 10) xav tau.

Dose: d (ntim hauv µL), (nrawm hauv µL/min), (ntsuas qhov ntim hauv µL) '\ n'

xws li: d1000, 2000, 1462 '\ n' (txhaj tshuaj 1mL ntawm 2mL/min, ntsuas ntsuas = 1.462mL)

Twj tso kua mis: p (nrawm hauv µL/min), (ntsuas qhov ntim hauv µL) '\ n'

xws li: p2000, 1462 '\ n' (twj ntawm 2mL/min, ntsuas ntsuas = 1.462mL)

Calibrate: c '\ n'

Nres: x '\ n'

Ib puag ncig Arduino (Arduino IDE) muaj lub hauv paus saib xyuas, uas tuaj yeem nyeem thiab sau cov ntaub ntawv hauv xov tooj, yog li cov lus txib tuaj yeem kuaj tau yam tsis muaj ntawv sau.

Kauj Ruam 12: Qhia Koj Li Kev Paub thiab Txhim Kho Lub Twj Tso Kua Mis

Yog tias koj tau tsim peb lub twj tso kua mis, thov qhia koj cov kev paub thiab kev txhim kho software thiab kho vajtse ntawm:

Thingiverse (3D qhov chaw luam tawm)

GitHub (software)

Cov lus qhia (cov lus qhia, thaiv, dav dav)

Kauj Ruam 13: Xav Paub Txog IGEM?

Lub iGEM (thoob ntiaj teb Kev Siv Lub Tshuab Ua Ntej Ua Ntej) Lub hauv paus yog lub koom haum ywj pheej, tsis muaj txiaj ntsig tau mob siab rau kev kawm thiab kev sib tw, kev nce qib ntawm cov khoom siv hluavtaws biology, thiab kev txhim kho ntawm kev qhib zej zog thiab kev koom tes.

iGEM khiav peb txoj haujlwm tseem ceeb: kev sib tw iGEM - kev sib tw thoob ntiaj teb rau cov tub ntxhais kawm txaus siab rau hauv thaj chaw ntawm cov khoom siv hluavtaws biology; Txoj Haujlwm Labs - ib txoj haujlwm rau kev sim ua haujlwm kom siv cov peev txheej ib yam li pab pawg sib tw; thiab Kev Sau Npe ntawm Cov Txheej Txheem Txheej Txheem Ib Leeg - kev sau ntau ntxiv ntawm cov khoom siv caj ces uas siv los tsim cov cuab yeej siv tshuab thiab tshuab.

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