把显微实验室打印出来
源于巴斯大学与剑桥大学研究团队的开源显微镜,用3D打印柔性机构、树莓派相机与三轴电机实现数字显微观察。本页锁定v7.0.0-beta5高分辨率电动版,整理官方BOM、原版采购入口、打印模型和14章装配图解;为第三方资料整理,尚未实物验证。
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Biomedical Optics Express 2020
使用 PLA、0.2 mm 层高、0.4 mm 喷嘴;不要自动生成支撑,支撑会损伤柔性机构。填充率采用打印机默认值;无内置 brim 的零件建议添加 brim。主体验证件自带 brim,测试时不要另加。切片软件适用时将缝隙闭合半径设为 0.001 mm。先打印 leg test 与 nut trap(约 5 g)。检查跨桥、brim 可分离、螺母槽通畅。用 M3 螺母和 M3×10 螺钉试装,螺钉拧出后螺母应留在槽内,塑料表面不可压塌。




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*图源:Richard Bowman、Julian Stirling 与 OpenFlexure Community;v7.0.0-beta5,CERN-OHL-S-2.0。中文说明为据原版整理。*
按本版 18 组 STL 文件打印,普通 PLA 约 375 g、黑色 PLA 约 20 g;另有测试用 PLA 约 5 g,已经计入总 BOM 的 380 g。光学模块必须黑色,聚光镜臂应深色不透光。电子抽屉固定为 Pi 4+11 mm 排针的 Sangaboard;8.5 mm 排针不能混用此抽屉。先用剪钳去大块 brim,再用美工刀修整;主体系带在下一章处理。
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*图源:Richard Bowman、Julian Stirling 与 OpenFlexure Community;v7.0.0-beta5,CERN-OHL-S-2.0。中文说明为据原版整理。*
按红色标识移除主体 brim、驱动柱内 6 处系带及后腿 4 处系带,修平残留,不切断柔性铰链。此章嵌入 12 个 M3 螺母:样品台 4 个、照明平台 2 个、X/Y 电机座各 2 个、Z 电机座 2 个。用额外 M3×10 螺钉拉入定位后退出,不靠猛压损坏螺母槽。照明平台第三个孔无需安装螺母。

















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将图中红色支撑来回轻摇取下,修平连接点。在底座四个安装耳内嵌入 4 个 M3 螺母;用 M3×10 螺钉和 2.5 mm 球头内六角辅助定位,随后取出工具螺钉。确认螺母平放、孔道无堵塞。






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每轴使用一个大齿轮、一根 M3×25 六角螺栓、一枚 M3 黄铜螺母、两片 M3 垫圈、一条 30×2 mm Viton O 型圈和对应脚。用齿轮夹具及螺母旋具把螺栓头压入大齿轮。黄铜螺母横放入柱内,两垫圈略弯的面相对。旋入丝杆,每轴螺纹滴一滴 ISO 22 轻油。用 nut tool 固定内部机构,将 O 型圈挂入带工具并推到内钩,脚的字母朝外;抽出工具后脚应贴平。依次完成 X/Y/Z,再对照观察孔调到中位。




















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使用 RMS 有限远平场物镜、12.7 mm 直径/50 mm 焦距消色差双胶合透镜及 Pi Camera v2。建议物镜 40×、齐焦距 45 mm、机械筒长 160 mm。黑色光学座内不可有拉丝和灰尘。将管镜较弯的一面朝下置于工具上,压入光学座且不能倾斜。做好防静电后取下相机原镜头,沿板边拿取,使用两颗 No.2×6.5 mm 螺丝固定。缓慢旋入物镜,避免歪牙。装入 M3 螺母及 M3×10 安装螺钉,保留约 5 mm 螺纹。相机排线必须是 15 针、1 mm 间距、200 mm Type B,两端触点分处相反面;错误排线可能烧坏相机。









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将完整光学模块从主体下方穿入,把外露安装螺钉放入 Z 轴的钥匙孔。由主体前方水滴形开孔伸入球头内六角,向上滑至最高位置后锁紧。主体放到底座上,四个安装耳对齐,用 4 颗 M3×10 固定。









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将 PMMA 聚光镜平面向下放在镜片工具上,压入聚光镜臂;确认平整。M3×25 六角螺栓穿过旋钮,搭配一枚 M3 螺母装在燕尾槽处,先不要锁死。由 0.5 mm 白色聚丙烯片切出约 14 mm 圆片作为扩散片。依图按扩散片、隔片、照明 PCB 的顺序叠放,用 2 颗 No.2×6.5 固定。红黑 300 mm 母母预压线两端装 1×2 壳,红线接正极;接线后盖上盖子,再用 2 颗同规格螺钉固定。













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用 2 颗 M3×10 和 2 片垫圈将燕尾支架固定在 Z 轴上方平台。照明线从支架上方向下穿过导线槽,再穿过主体 Y/Z 齿轮之间的通道。把聚光镜臂滑入燕尾,照明模块底部先离样品台约 5 mm,手拧锁住。首次成像时还需调节照明焦点。







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3 台电机必须为 5 V 的 28BYJ-48。将电机轴与小齿轮平面孔对齐,法兰面向电机压到底,每台使用 2 颗 No.2×6.5 固定。安装前标记 XYZ 线缆,并确认三驱动轴居中。将线缆穿过对应槽,再安装电机,使大小齿轮正确啮合。各电机用 2 颗 M3×10 固定;X/Y 的理线盖各加 1 颗 No.2×6.5。检查线材不被压住且齿轮转动无卡滞。










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样品夹 STL 为一组两个夹子。每个夹子插入一颗 M3×10 螺钉,用 2.5 mm 球头内六角穿过弯曲部位的开孔,将夹子固定到样品台。夹持载玻片时不应迫使薄片明显弯曲。




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按官方安装页将 Raspbian-OpenFlexure 镜像写入至少 16 GB、A1 级或更高的 microSD。写卡会清除该卡文件,使用备份完成的卡或专用新卡。卡必须先装入 Pi 4,再把 Pi 装进底座。购买预烧录 Sangaboard 可保留供应商固件;自行制板需按该板的仓库安装固件。此稿不假定操作系统镜像和固件与所有未来版本兼容。


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全程断电接线。先为抽屉固定点嵌入 2 枚 M3 螺母,将装有系统卡的 Pi 放进抽屉,用 2 颗 No.2 螺钉固定。相机排线接 Pi 的 CAMERA 接口,按图确认触点朝向;控制板叠到 40 针 GPIO,不能错位一排,另外用 2 颗 No.2 固定。XYZ 电机分别接同名端口。新版照明 PCB 接 Sangaboard 的 CC 恒流端口,保持红正黑负。将抽屉滑入底座,确保不夹线,用 2 颗 M3×10 固定。由 Sangaboard 的 USB-C 供电,使用至少 3 A 的适配电源。


















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对照成品图确认光学、照明、三轴与抽屉位置。按官网 control 文档在局域网连接显微镜,必要时使用 OpenFlexure Connect 查找设备。先用教学标本或标定片检查相机画面、XYZ 单轴移动方向、照明焦点和自动对焦,再保存一张图像。记录物镜、打印参数、硬件和软件版本。这里的验收为待执行清单;本页面维护者尚未完成实物装配,也不将本机用于临床诊断。



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