Centrifuga da laboratorio autocostruita con Raspberry Pi Pico

Una centrifuga a braccio fisso per la lavorazione del sangue, pensata per separare le cellule T da analizzare in laboratorio. Thomas Nguyen l’ha costruita partendo da una Raspberry Pi Pico, una stampante 3D e un motore brushless, con l’obiettivo di far girare provette coniche da 15 mL. Chi fa ricerca o analisi sa quanto costi una centrifuga da banco: qui il punto è arrivare allo stesso risultato con pezzi alla portata di un maker, aggiungendo però gli accorgimenti di sicurezza che un dispositivo che gira a regime non può trascurare.

Il progetto non è un giocattolo da banco. La centrifuga con Raspberry Pi Pico deve raggiungere la velocità necessaria alla separazione dei prodotti ematici, e per farlo serve un motore che regga il carico senza incertezze. Ecco perché la scelta è caduta su un brushless A2212, lo stesso tipo di motore che si usa nei droni, pilotato da un regolatore elettronico di velocità da 30 A. La Pico fa da supervisore: legge i sensori e decide quando è il caso di fermare tutto.

Motore brushless, ESC da 30 A e sensore a infrarossi

La catena di trazione è semplice ma va letta con attenzione. Il motore brushless A2212 produce la rotazione, il regolatore da 30 A la modula, e un sensore a infrarossi monitora e controlla la velocità di rotazione. In pratica il sensore chiude l’anello: senza una lettura reale dei giri, il regolatore lavorerebbe alla cieca e la separazione non sarebbe ripetibile. La Pico raccoglie il segnale del sensore e corregge il comando al regolatore, così la velocità resta quella prevista.

Poi c’e’ il capitolo sicurezza. Una centrifuga sbilanciata è un oggetto pericoloso, perché le vibrazioni crescono in fretta e possono portare alla rottura del rotore o alla fuoriuscita dei campioni. Per questo il progetto monta un MPU-6050, che rileva le vibrazioni e arresta il dispositivo in caso di squilibrio pericoloso. Il sensore non serve a misurare la velocità, quello lo fa l’infrarosso: il suo compito è accorgersi che qualcosa non va e togliere alimentazione prima che il danno diventi serio.

  • Raspberry Pi Pico come unità di controllo
  • Motore brushless A2212 per la rotazione
  • Regolatore elettronico di velocità da 30 A
  • Sensore MPU-6050 per il rilevamento delle vibrazioni
  • Sensore a infrarossi per il controllo della velocità
  • Provette coniche da 15 mL come contenitori dei campioni

Acqua colorata e glicerolo prima del sangue vero

La prima versione della centrifuga è stata costruita e messa in rotazione, quindi la parte meccanica regge già il movimento. Il progetto però è ancora in sviluppo, e l’autore lo dice chiaramente: prima di usare sangue reale vuole verificare che il dispositivo funzioni in sicurezza e separi fluidi come acqua colorata e glicerolo. È un passaggio obbligato, perché l’acqua colorata mostra a occhio se la separazione avviene, mentre il glicerolo ha una viscosità più vicina a quella dei liquidi biologici e mette alla prova il rotore in condizioni più realistiche.

Chi volesse seguire lo stesso percorso troverà nella pagina del progetto di Thomas Nguyen il racconto delle prove e dello stato di avanzamento. Lì si capisce a che punto è arrivata la macchina e quali verifiche restano da fare prima di arrivare ai campioni veri. Anche la parte di stampa 3D, che tiene insieme il braccio fisso e gli alloggiamenti delle provette, è parte del lavoro ancora in corso.

Per chi vuole replicare un controllo di questo tipo su banco, un kit come il Pico Primer Kit con sensori e attuatori mette a disposizione una base di partenza per fare pratica con la scheda.


Fonte: https://comfyspace.tech/bloom/experiments/4/

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