Agitateur orbital Open Source

Voici ma participation à l'appel ouvert pour le concours d'équipement scientifique ouvert, détaillé ici :

http://thecitizensciencequarterly.com/2010/11/25/open-call-for-open-science-equipment/

Commencez par la vidéo pour voir de quoi il s'agit :

http://www.youtube.com/watch?v=1d4_SQBTFjgg

http://vimeo.com/17497511

Téléchargez le fichier.zip pour tout obtenir, ou pour obtenir les pièces individuelles que vous voulez.

Il s'agit d'un agit d'un agitateur orbital à source ouverte pour la culture de cellules et de tissus de mammifères et pour la science sur banc. L'agitateur orbital s'insère à l'intérieur d'un incubateur standard à 37 ºC/5% de CO2 et n'émet pas de chaleur pour que vous puissiez charger l'incubateur rempli de ces choses. Nous les utilisons depuis 2 semaines maintenant et la conception est très simple, peu coûteuse et évolutive. Nos cellules grandissent heureusement dans ces shakers.

Les agitateurs orbitaux sont généralement ~ 1500 $ et encore plus chers si vous avez besoin d'un agitateur conçu pour un incubateur à cellules afin qu'il ne dégage pas de chaleur (les incubateurs n'ont que des fonctions de chauffage et non de refroidissement, donc si l'équipement dégage trop de chaleur, il tue toutes les cellules dans l'incubateur).

Pour atteindre cet objectif, j'ai utilisé un microcontrôleur arduino, un contrôleur de moteur pas à pas Pololu et un moteur pas à pas peu coûteux. Un moteur CC aurait pu être utilisé, mais il est très difficile de contrôler la vitesse de rotation avec une grande précision puisque la vitesse de rotation du moteur CC varie en fonction de la charge. Au lieu de cela, j'ai utilisé un moteur pas à pas de 10 $ et un contrôleur de moteur pas à pas pololu à 1/16ème de pas.

J'ai utilisé un moteur NEMA 17. Lin Engineering 4218L-01-11 fonctionne très bien. Il peut faire 75 oz-in et a beaucoup de couple de sorte qu'il peut fonctionner à 1/16ème de pas et à faible courant sans générer de chaleur.

J'ai utilisé des pièces imprimées en 3D que j'ai conçues et imprimées avec un MakerBot pour fabriquer le connecteur du moteur hors axe et le porte-plaque.

Des écrous et des boulons sont utilisés pour la finition de la conception.

Les moteurs pas à pas sont connus pour produire d'énormes vibrations, c'est pourquoi une partie de la conception exigeait également des entretoises en tube de caoutchouc qui lissent le mouvement de l'agitateur orbital et amortissent également toutes les vibrations du moteur.

Le codage de la vitesse de rotation du moteur pas à pas était simple une fois que nous avons calibré le temps de retard correct entre les pas du moteur. Nous faisons généralement fonctionner les agitateurs à 2 Hz (2 tours par seconde), mais nous pouvons facilement aller de 0,2 à 5 Hz avec la configuration actuelle.

Les sources complètes sont disponibles sur Thingiverse, posté aujourd'hui.

Si vous voulez acheter un agitateur orbital disponible dans le commerce, vous allez dépenser ~1500,00 $US.

Répartition des coûts de l'Orbital Shaker Open Source :

Première configuration minimale requise pour commencer :

Alimentation ATX 30

Arduino 30

Prise USB et câble long 20

Moteur 10

Palier 1 $ 1

Tubulure 1

Contrôleur de moteur $40

Virement télégraphique 4

Écrous et boulons 5

Pièces imprimées 3D 0,50

Total : 141,50

Secoueurs supplémentaires, exigences incrémentielles :

Moteur 10

Palier 1 $ 1

Tubulure 1

Contrôleur de moteur $40

Virement télégraphique 4

Écrous et boulons 5

Pièces imprimées 3D 0,50

Coût différentiel total pour chaque agitateur supplémentaire : 61,50

Actuellement, nous avons 4 secoueurs qui sont entraînés en même temps que cette configuration (un jeu d'électronique).

Et voici (ci-t) une vidéo d'eux travaillant dans notre incubateur !

Mon dessin gagnerait à gagner ce concours en étant capable de concevoir un boîtier découpé au laser pour l'électronique et de faire un kit qui pourrait être acheté directement par les clients. Je ferais plutôt la découpe au laser des pièces imprimées en 3D pour faciliter la production.

Toutes ces pièces proviennent de SparkFun et Ponoko. Le contrôleur de moteur que j'ai utilisé n'est pas de SparkFun mais SparkFun en a beaucoup qui pourraient fonctionner pour cette application, ou ils peuvent être prêts à vendre le contrôleur que j'utilise (de www.JohnYang.com). La manette de John Yang est disponible sur MakerGear.com.

Cet agitateur orbital est susceptible d'avoir de nombreuses applications en science de laboratoire en plus de la culture cellulaire in vitro.

Impression d'une plaque PlateSlab et d'un d'arbre moteur

Prends des tubes. Le tube pour le de l'arbre moteur doit avoir un diamètre extérieur de 8 mm pour s'adapter exactement à l'intérieur du palier du patin 608.

Visser la vis à tête cylindrique M3 de 50 mm fixée sur le de l'arbre moteur.

Poser ensuite le tube Small piece sur l'arbre du moteur (pour éviter que le ne glisse le long de l'arbre du moteur). Mettre ensuite le d'arbre du moteur. Poser ensuite d'autres tubes sur le capuchon de la douille du boulon de 50 mm. Le tuyau amortit les vibrations du moteur.

Pour introduire le roulement dans la dalle de la plaque, vous pouvez le maintenir dans une flamme pendant un certain temps pour le réchauffer. Ensuite, il fondra et se fondra dans l'eau pour obtenir un très joli press-fit.

Utiliser de petits boulons à tête cylindrique M3 dans le carter du moteur. 8-12 mm fonctionnent bien. Vous voulez que les capuchons des prises de courant soient collés au-dessus du carter du moteur pour que le tuyau puisse les saisir facilement.

Utiliser de petits boulons à tête cylindrique M3 dans le PlateSlab. 12 mm fonctionnent bien ici aussi. Raccorder tous les tuyaux.

Câbler le moteur. Programmer l'arduino (voir le .pde, t à cette chose). Branchez tout. Mettez l'alimentation de l'ATX sous tension. Les moteurs accéléreront lentement au cours de la première rotation pour atteindre leur vitesse maximale (afin de ne pas renverser les milieux cellulaires partout). Le courant .pde entraîne les moteurs pas à pas 1/16ème à 2 Hz (2 tours par seconde).