NanoJ-Fluidics|UCL开源积木换液系统,让显微实验自动进行

用积木自动换液

UCL等团队发表于Nature Communications的开放科研仪器:LEGO注射泵+Arduino,按序完成显微样品换液。两进一出基础路线,原采购清单、11章图解、校准方法与外部制作记录。

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Nature Communications 2019

参数信息

基础换液通道
3 路

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01|锁定两进一出的基础路线

### 锁定两进一出的基础路线

本页两台独立LEGO注射泵+一台1150排液蠕动泵,共用UNO和一块1438盾板。先用水完成按序换液;显微镜、染色试剂和活细胞实验另行准备。原论文多泵阵列照片展示研究平台,不代表本页BOM包含整台显微镜或所有阵列泵。

[原作者对应操作与原图](https://github.com/HenriquesLab/NanoJ-Fluidics/wiki/Home) · [原论文](https://doi.org/10.1038/s41467-019-09231-9)

原图署名Almada、Pereira及HenriquesLab;supp为论文补充图(CC BY4.0,转为PNG);Wiki装配/界面图保留来源,独立图像授权未另核。中文卡片为本站整理示意,非公差图或本站实物验证。

![01|锁定两进一出的基础路线 图解](https://cdn.lunlunapp.com/sbp/projects/ff1b49f3-0b2a-40dc-8181-63207b1ef972/cover/e452ac84fc7b4d69bca190c0eb72cd4f.png)

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02|逐编号采购并处理清单差异

### 逐编号采购并处理清单差异

每台原XLSX67件;本页按Single pump.lxf69对象,两台138对象。LXF多4282/92438各1;8M轴原表5根与LXF3根8M+2根44294轴不同;2×8积木原表93888、模型3007。已有支撑板不重复再加Support plates表。采购前在模型与原照片上核对这些部位,保留原清单链接但手动调整数量。注射器、废液容器、绝缘和固定耗材原链接缺失,已明确列出。

[原作者对应操作与原图](https://github.com/HenriquesLab/NanoJ-Fluidics/wiki/Pumpy-How-to-buy) · [原论文](https://doi.org/10.1038/s41467-019-09231-9)

原图署名Almada、Pereira及HenriquesLab;supp为论文补充图(CC BY4.0,转为PNG);Wiki装配/界面图保留来源,独立图像授权未另核。中文卡片为本站整理示意,非公差图或本站实物验证。

![02|逐编号采购并处理清单差异 图解](https://cdn.lunlunapp.com/sbp/projects/ff1b49f3-0b2a-40dc-8181-63207b1ef972/cover/2b38079f497944f5a92d971c63ad4005.png)

03|按九张原图搭出泵底座

### 按九张原图搭出泵底座

图中1→9顺序安装长支撑板、绿色大底板、带孔横梁及红橙固定块。按原LXF核孔距和剩余支撑板,左右结构保持平行,所有积木完全压合。底座放平不摇摆,先不要装注射器或给电机通电。两台分别完成并贴A/B标签。

[原作者对应操作与原图](https://github.com/HenriquesLab/NanoJ-Fluidics/wiki/Pumpy-Assembly) · [原论文](https://doi.org/10.1038/s41467-019-09231-9)

原图署名Almada、Pereira及HenriquesLab;supp为论文补充图(CC BY4.0,转为PNG);Wiki装配/界面图保留来源,独立图像授权未另核。中文卡片为本站整理示意,非公差图或本站实物验证。

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04|按十二张图搭减速齿轮组

### 按十二张图搭减速齿轮组

逐图安装8T、24T、40T齿轮及轴套,检查齿轮方向、轴端长度和横梁间距。轴套只定位,不把旋转件夹死。手动转动输入轴确认全齿系顺畅,再按原视频将齿轮组插到底座;图和LXF共同核7M/8M轴位置,不能随意用更长轴挤压外壳。

[原作者对应操作与原图](https://github.com/HenriquesLab/NanoJ-Fluidics/wiki/Pumpy-Assembly) · [原论文](https://doi.org/10.1038/s41467-019-09231-9)

原图署名Almada、Pereira及HenriquesLab;supp为论文补充图(CC BY4.0,转为PNG);Wiki装配/界面图保留来源,独立图像授权未另核。中文卡片为本站整理示意,非公差图或本站实物验证。

![gears.jpg](https://orecord-files.oss-cn-zhangjiakou.aliyuncs.com/sbp/projects/ff1b49f3-0b2a-40dc-8181-63207b1ef972/files/image/359cf1446e3d4eb38be015be878e968b.jpg)

05|双执行器同步回零,再装夹持块

### 双执行器同步回零,再装夹持块

两只线性执行器必须先分别完全缩回,再连接齿轮并安装相互连接横梁,避免两端初始长度不同使注射器斜推。按原装配页的回缩、接齿轮和连接视频逐步核对。然后按五格原图装上执行器夹板,按八格原图装可调注射器挡块。手动检查两执行器同步、无歪斜与摩擦。

[原作者对应操作与原图](https://github.com/HenriquesLab/NanoJ-Fluidics/wiki/Pumpy-Assembly) · [原论文](https://doi.org/10.1038/s41467-019-09231-9)

原图署名Almada、Pereira及HenriquesLab;supp为论文补充图(CC BY4.0,转为PNG);Wiki装配/界面图保留来源,独立图像授权未另核。中文卡片为本站整理示意,非公差图或本站实物验证。

![actuatorClamp.jpg](https://orecord-files.oss-cn-zhangjiakou.aliyuncs.com/sbp/projects/ff1b49f3-0b2a-40dc-8181-63207b1ef972/files/image/e6561923ed324f71ad78a791e64d661b.jpg)![syringeHolder.jpg](https://orecord-files.oss-cn-zhangjiakou.aliyuncs.com/sbp/projects/ff1b49f3-0b2a-40dc-8181-63207b1ef972/files/image/7a43c4123b9f49afafc7518cf5457aad.jpg)

06|焊接盾板并接两根有效电机线

### 焊接盾板并接两根有效电机线

断电焊接1438排针并插UNO,核焊桥与绝缘底垫。原LEGO四线电缆只使用中间两根;外侧不用,分别绝缘,焊延长线后热缩。每个电机接M1或M2同一端子对,不把GND当其中一端;M3接排液泵。按原单电源接法设置电源跳线,9V中心正极。先短脉冲确认推进方向,再带负载;堵转或复位需断电检查,不持续顶压。

[原作者对应操作与原图](https://github.com/HenriquesLab/NanoJ-Fluidics/wiki/Electronics-Hardware) · [原论文](https://doi.org/10.1038/s41467-019-09231-9)

原图署名Almada、Pereira及HenriquesLab;supp为论文补充图(CC BY4.0,转为PNG);Wiki装配/界面图保留来源,独立图像授权未另核。中文卡片为本站整理示意,非公差图或本站实物验证。

![WiringPumps.jpg](https://orecord-files.oss-cn-zhangjiakou.aliyuncs.com/sbp/projects/ff1b49f3-0b2a-40dc-8181-63207b1ef972/files/image/351d72cff4fd4e9785d6a333641d3c72.jpg)![wiring.png](https://orecord-files.oss-cn-zhangjiakou.aliyuncs.com/sbp/projects/ff1b49f3-0b2a-40dc-8181-63207b1ef972/files/image/abc05e72da62451c900504e07e3a713c.png)![supp10.png](https://orecord-files.oss-cn-zhangjiakou.aliyuncs.com/sbp/projects/ff1b49f3-0b2a-40dc-8181-63207b1ef972/files/image/1e10c6d08c674b23bcfe81f114f32bde.png)

07|装针筒、进排液管和自锁盖

### 装针筒、进排液管和自锁盖

选两支同型号2mL针筒;原文警告1mL软活塞可能弯曲、大于10mL需更强支撑。暂脱开电机传动,调执行器位置,用橡皮筋固定,针筒法兰贴挡块且活塞平正,再啮合电机。按原labware图在盖上做两进一出孔,冷却去屑后取出针、插Tygon管:进液0.19mm,排液0.76mm。排液管伸入深度决定余液;保持常压,管路外侧固定并防虹吸,不封成压力容器。

[原作者对应操作与原图](https://github.com/HenriquesLab/NanoJ-Fluidics/wiki/Labware-Home) · [原论文](https://doi.org/10.1038/s41467-019-09231-9)

原图署名Almada、Pereira及HenriquesLab;supp为论文补充图(CC BY4.0,转为PNG);Wiki装配/界面图保留来源,独立图像授权未另核。中文卡片为本站整理示意,非公差图或本站实物验证。

![07|装针筒、进排液管和自锁盖 图解](https://orecord-files.oss-cn-zhangjiakou.aliyuncs.com/sbp/projects/ff1b49f3-0b2a-40dc-8181-63207b1ef972/files/image/7a43c4123b9f49afafc7518cf5457aad.jpg)

![07|装针筒、进排液管和自锁盖 图解](https://orecord-files.oss-cn-zhangjiakou.aliyuncs.com/sbp/projects/ff1b49f3-0b2a-40dc-8181-63207b1ef972/files/image/1e10c6d08c674b23bcfe81f114f32bde.png)

08|烧录单盾固件并连接旧版GUI

### 烧录单盾固件并连接旧版GUI

下载原固件并核依赖,nShields从原默认4改为实际1,选择正确UNO和串口。原串口57600;只在一个软件中占用串口。独立GUI原要求Java8,Java9/10不兼容,不能假定最新Java可用;Micro-Manager插件原文有已失效提示。本页优先独立GUI或ImageJ版,先Dummy模式熟悉。连接后应看到4子通道,贴明A/B/排液/空置,勿误控另一泵。

[原作者对应操作与原图](https://github.com/HenriquesLab/NanoJ-Fluidics/wiki/GUI-Install) · [原论文](https://doi.org/10.1038/s41467-019-09231-9)

原图署名Almada、Pereira及HenriquesLab;supp为论文补充图(CC BY4.0,转为PNG);Wiki装配/界面图保留来源,独立图像授权未另核。中文卡片为本站整理示意,非公差图或本站实物验证。

![connect.jpg](https://orecord-files.oss-cn-zhangjiakou.aliyuncs.com/sbp/projects/ff1b49f3-0b2a-40dc-8181-63207b1ef972/files/image/ae817221f2f541218d0e8bc83c138b1a.jpg)

09|逐泵称水标定流量并保存

### 逐泵称水标定流量并保存

预灌注排泡,保持管长、出口高度与针筒型号固定。每台以满速运行已知时间(原示例10秒),称出水质量,按密度换算体积后除以时间,重复5–10次。输入针筒实际内径D、参考最大流量和最小流量;原建议最低约最大25%,仍需本机实测。保存校准文件,换型号或液体黏度后重测。原论文校准条件下误差/重复性结果不是任意液体通用保证。

[原作者对应操作与原图](https://github.com/HenriquesLab/NanoJ-Fluidics/wiki/Calibrating-pumps) · [原论文](https://doi.org/10.1038/s41467-019-09231-9)

原图署名Almada、Pereira及HenriquesLab;supp为论文补充图(CC BY4.0,转为PNG);Wiki装配/界面图保留来源,独立图像授权未另核。中文卡片为本站整理示意,非公差图或本站实物验证。

![calibration.png](https://orecord-files.oss-cn-zhangjiakou.aliyuncs.com/sbp/projects/ff1b49f3-0b2a-40dc-8181-63207b1ef972/files/image/7b6dbcc7cf9a48c1aa1f20782291bdb9.png)![calGUI.jpg](https://orecord-files.oss-cn-zhangjiakou.aliyuncs.com/sbp/projects/ff1b49f3-0b2a-40dc-8181-63207b1ef972/files/image/7659119d65cd416697be75fce6022eea.jpg)![supp12.png](https://orecord-files.oss-cn-zhangjiakou.aliyuncs.com/sbp/projects/ff1b49f3-0b2a-40dc-8181-63207b1ef972/files/image/ac46f833f1c24637ad38404439a36df5.png)

10|先手动验收,再运行顺序换液

### 先手动验收,再运行顺序换液

先Direct Pump Control分别低风险小体积测试A、B及排液方向。蠕动泵选择Peristaltic,用时间控制并实测排液量。Sequential Protocol为每步填写通道、针筒、流速、体积和等待;等待时间从泵启动起算,需覆盖泵送时长与串口延迟。测试A→排液→B,观察不溢出、不抽干、不回流。更换针筒步骤开启Syringe Ready确认。熟悉Stop Sequence与Stop pump不同作用,并保存协议。

[原作者对应操作与原图](https://github.com/HenriquesLab/NanoJ-Fluidics/wiki/GUI-Run) · [原论文](https://doi.org/10.1038/s41467-019-09231-9)

原图署名Almada、Pereira及HenriquesLab;supp为论文补充图(CC BY4.0,转为PNG);Wiki装配/界面图保留来源,独立图像授权未另核。中文卡片为本站整理示意,非公差图或本站实物验证。

![10|先手动验收,再运行顺序换液 图解](https://cdn.lunlunapp.com/sbp/projects/ff1b49f3-0b2a-40dc-8181-63207b1ef972/cover/86e3b6deb47f4c6a9894ed52670f57de.png)![sequential.jpg](https://orecord-files.oss-cn-zhangjiakou.aliyuncs.com/sbp/projects/ff1b49f3-0b2a-40dc-8181-63207b1ef972/files/image/51ed2767649a4f278efadbf29ad40ebd.jpg)

11|记录验收数据与复现边界

### 记录验收数据与复现边界

归档原提交、型号/采购链接、接线照片、流路照片、校准表、协议和异常记录。先水验收通过,再根据实验室规范接入显微镜;固定/染色化学与活细胞条件由具体研究协议决定。外部Meyer/Saunders实物改版足以说明不是只有原团队,但目前证据不能可靠推算几十或几百名独立制作者。本站整理未实际装配或运行固件。

[原作者对应操作与原图](https://github.com/HenriquesLab/NanoJ-Fluidics/wiki/Pumpy-3D-Printing) · [原论文](https://doi.org/10.1038/s41467-019-09231-9)

原图署名Almada、Pereira及HenriquesLab;supp为论文补充图(CC BY4.0,转为PNG);Wiki装配/界面图保留来源,独立图像授权未另核。中文卡片为本站整理示意,非公差图或本站实物验证。

![11|记录验收数据与复现边界 图解](https://orecord-files.oss-cn-zhangjiakou.aliyuncs.com/sbp/projects/ff1b49f3-0b2a-40dc-8181-63207b1ef972/files/image/7b6dbcc7cf9a48c1aa1f20782291bdb9.png)![supp9.png](https://orecord-files.oss-cn-zhangjiakou.aliyuncs.com/sbp/projects/ff1b49f3-0b2a-40dc-8181-63207b1ef972/files/image/6b96612babfd4987bd28835aae961006.png)