Chi.Bio|牛津开源微型生物反应器

把实验室装进小方盒

牛津大学团队发表于 PLOS Biology 的模块化科研仪器,将光学测量、温控、磁力搅拌和四路泵集成到微型反应器。本页按官方 BOM13 整理原版零件与图解,提供软件及论文入口,明确独立搭建证据和采购、许可缺口。

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PLOS Biology 2020

参数信息

单台工作体积
12–25 mL

复现文档

01|锁定版本并清点全部材料

### 操作

选用官网 BOM13:一套主反应器、一套四泵模块和一套 BeagleBone 控制器。分别核对 PCB List、Additional Materials 和九份电子 BOM;控制器扩展到多台时,只增加对应反应器/泵模块,不能把控制器再重复采购八遍。

### 完成检查

141 行是原始表逐板展开加基础耗材,包含定制板文件入口;不是141种均已验证在售的商品。下单前解决采购缺口,切勿把整块子板及其散件重复计价。

[对照原版说明和完整图解](https://chi.bio/wp-content/uploads/2019/08/MMechDIY.pdf)

02|制板、焊接与断电检查

### 操作

把同一版本 Gerber、装配图、位号和电子 BOM 交给制板/贴装方。原作者建议初学者优先委托焊接。自行焊接前按器件数据手册辨认1脚,用显微镜检查每一处桥连、虚焊和方向。中央通孔要求参考 BOM13 AdditionalNotes:24.7–24.9 mm。

### 完成检查

九块需要装配的板逐块核对;芯片、LED、激光管方向正确。未完成电气检查不要上电。原照片为定位辅助,不替代电路图。

[对照原版说明和完整图解](https://chi.bio/wp-content/uploads/2019/08/MMechDIY.pdf)

03|安装搅拌风扇磁铁

### 操作

先识别两块磁铁极性,让一块北极朝上、另一块南极朝上,位置按图1对称落在风扇外缘凸台。少量快干胶固定第一块,待其稳定后再装第二块;可用原版 GlueGuide 打印定位件。

### 完成检查

两磁铁同心对称、方向相反;固化后手动检查转动不刮擦。胶料未列采购型号,须另行准备。

[对照原版说明和完整图解](https://chi.bio/wp-content/uploads/2019/08/MMechDIY.pdf)

![assembly-04.png](https://orecord-files.oss-cn-zhangjiakou.aliyuncs.com/sbp/projects/95291799-26dd-4211-ad6c-f69333cf7f92/files/image/11285e46ddd84abcb86464782d1717c4.png)![assembly-05.png](https://orecord-files.oss-cn-zhangjiakou.aliyuncs.com/sbp/projects/95291799-26dd-4211-ad6c-f69333cf7f92/files/image/1d03911e7dd1426e8fbeed50bc1e3d82.png)

04|修整并粘接 LED 透镜

### 操作

按图2把透镜底部两个塑料凸耳削低约1 mm,先试装确认能贴合。按图3在指定四点少量上胶并压住约10秒;黑色垫底与 PCB 之间约1 mm间隙。

### 完成检查

胶不能挡住发光区域;固化按实际胶说明。不要将压住10秒理解为全部固化时间。

[对照原版说明和完整图解](https://chi.bio/wp-content/uploads/2019/08/MMechDIY.pdf)

![assembly-06.png](https://orecord-files.oss-cn-zhangjiakou.aliyuncs.com/sbp/projects/95291799-26dd-4211-ad6c-f69333cf7f92/files/image/8182360aacd442a2af47be6b354fb075.png)

05|安装传感器光阑

### 操作

将 SensorAperture 安装在 SensorBreakoutAS7341 前,用 M2 螺丝、螺母和垫圈按图4固定。距离影响视场与入射光量,初次复现保留原版几何关系。

### 完成检查

确认光阑正对光谱仪、板间无接触短路;不自行扩大孔径来代替校准。

[对照原版说明和完整图解](https://chi.bio/wp-content/uploads/2019/08/MMechDIY.pdf)

![assembly-07.png](https://orecord-files.oss-cn-zhangjiakou.aliyuncs.com/sbp/projects/95291799-26dd-4211-ad6c-f69333cf7f92/files/image/23e7e27e28ab4e09a0973dac07683ce5.png)

06|底座与主结构堆叠

### 操作

对照图5–7排列 BasePlate、搅拌风扇、Heater3、LaserMeasure、BraceHorizontal、StructHorizontal。底座使用非磁性紧固件和每柱两片垫圈。旧手册写 M3×6 支柱,而 BOM13 写 M3×12;先核对采用版本和装配间隙,再采购/固定。

### 完成检查

LaserMeasure 朝向与图7一致,风扇自由转动,玻璃管能垂直落到底部热板。原图5底部“M12×12”与正文“M3×12”不一致,不能按M12购买。

[对照原版说明和完整图解](https://chi.bio/wp-content/uploads/2019/08/MMechDIY.pdf)

![assembly-08.png](https://orecord-files.oss-cn-zhangjiakou.aliyuncs.com/sbp/projects/95291799-26dd-4211-ad6c-f69333cf7f92/files/image/db1926ca16994d638998d3dc43533b63.png)![assembly-09.png](https://orecord-files.oss-cn-zhangjiakou.aliyuncs.com/sbp/projects/95291799-26dd-4211-ad6c-f69333cf7f92/files/image/ba0a091d1f1340cabe6fea492187031d.png)![assembly-10.png](https://orecord-files.oss-cn-zhangjiakou.aliyuncs.com/sbp/projects/95291799-26dd-4211-ad6c-f69333cf7f92/files/image/92d3c7f3b4b444d98b6f066e68cb4ad3.png)

07|连接内部导线并安装侧板

### 操作

先装 Side 和 SideA,用原版 M3×55 螺丝和 M3 螺母固定;接好加热、搅拌和测量内部线缆后再装两片 SideB。板孔相对外形不对称,须按图8方向闭合。

### 完成检查

无夹线、松动接头或裸露短路点;相邻侧板严密配合。后续初次通电保持光学腔遮蔽,避免直视激光/UV发光源。

[对照原版说明和完整图解](https://chi.bio/wp-content/uploads/2019/08/MMechDIY.pdf)

![原版结构与侧板装配图](https://orecord-files.oss-cn-zhangjiakou.aliyuncs.com/sbp/projects/95291799-26dd-4211-ad6c-f69333cf7f92/files/image/92d3c7f3b4b444d98b6f066e68cb4ad3.png)

08|装配管盖并固定玻璃管

### 操作

按图9装 TubeCap、TubeCapMain 和 M16橡胶垫圈。使用官网指定外形的30 mL玻璃管。底部与热板充分接触,盖子提供稳定压紧。

### 完成检查

玻璃管不会随搅拌旋转,也不会被过度挤压。3D打印多孔盖属于可选路线,尺寸与材质应另核对,不能无条件混用。

[对照原版说明和完整图解](https://chi.bio/wp-content/uploads/2019/08/MMechDIY.pdf)

![assembly-11.png](https://orecord-files.oss-cn-zhangjiakou.aliyuncs.com/sbp/projects/95291799-26dd-4211-ad6c-f69333cf7f92/files/image/110743e29a694421bceb6b72dd6020de.png)

09|组装四路蠕动泵模块

### 操作

先把四个泵放入 Pump PCB,以两片 PumpClamp、四片 PumpClampSide 夹持。按图10安装 M3×50支柱和相应螺母,连接每个泵的两芯线,红线接正端。

### 完成检查

四路泵标签与端口一一对应、方向明确;硅胶管为外径4.5/内径2.5 mm,按官方至少1.5 m/泵预留。

[对照原版说明和完整图解](https://chi.bio/wp-content/uploads/2019/08/MMechDIY.pdf)

![assembly-12.png](https://orecord-files.oss-cn-zhangjiakou.aliyuncs.com/sbp/projects/95291799-26dd-4211-ad6c-f69333cf7f92/files/image/4c4c7b8119b44a5e8b054685c1f570b7.png)

10|装配 BeagleBone 控制器

### 操作

按图11把扩展控制板装到 BeagleBone Black,核对全部排针后固定 M3螺丝和橡胶脚。单控制器最多连接八对反应器/泵模块。

### 完成检查

底面隔离桌面导电物;控制器、主机和泵口按标识连接,不把专用互连口当作普通USB外设口。

[对照原版说明和完整图解](https://chi.bio/wp-content/uploads/2019/08/MMechDIY.pdf)

![assembly-13.png](https://orecord-files.oss-cn-zhangjiakou.aliyuncs.com/sbp/projects/95291799-26dd-4211-ad6c-f69333cf7f92/files/image/0725850c1ed74b9b9a592cab235ae174.png)

11|安装官方系统与网页控制软件

### 操作

按软件手册V2.3准备4–16 GB microSD与官方镜像,使用手册所述写盘工具。写卡前核对目标盘;写入BeagleBone的eMMC会覆盖设备原系统。按手册S2启动和LED完成指示执行,完成断电后移除SD卡。通过本地USB进入控制器,再按官方步骤启动网页服务。

### 完成检查

此处是原版操作入口,本站未执行硬件刷机。保留现有配置备份;镜像日期2021-06-18,不能将旧镜像描述为当前维护保证。

[对照原版说明和完整图解](https://chi.bio/wp-content/uploads/2022/04/Software2.pdf)

12|清水通路、搅拌与读数验收

### 操作

首次使用先用清水测试管路与泵方向。逐路确认进出液、漏液和接头,再检查玻璃管固定与搅拌稳定性。按照官方 Operation 文档执行各传感器/控制项目校准,并记录实际读数、版本、设备编号和异常。

### 完成检查

通过标准是接线/泵路与界面一一对应、无泄漏且数据可保存;数值精度和实验性能须另行实测,不以页面显示代替校准。涉及生物样本的实验方案另遵循实验室规范。

[对照原版说明和完整图解](https://chi.bio/operation/)