مقالة منهجية

تصنيع مرحلة المجهر للمراقبة الرأسية مع وظيفة التحكم في درجة الحرارة

DOI:

10.3791/59799

⸱

يوليو 31, 2019

 ,  , 
1Department of Physics, Graduate School of Science, Tokyo University of Science

في هذه المقالة

ملخص

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

يعرض هنا بروتوكول باستخدام مرحلة المجهر التي تسيطر عليها درجة الحرارة التي تسمح حاوية عينة ليتم تركيبها على المجهر الرأسي.

الملخص

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

وعادة ما توضع العينات على مرحلة المجهر الأفقي للمراقبة المجهرية. ومع ذلك، لمراقبة تأثير الجاذبية على عينة أو دراسة السلوك العائم، فمن الضروري لجعل مرحلة المجهر عمودي. ولتحقيق ذلك، تم تصميم مجهر مقلوب جانبية يميل بنسبة 90 درجة. لمراقبة العينات مع هذا المجهر، يجب تأمين حاويات عينة مثل أطباق بيتري أو الشرائح الزجاجية إلى المرحلة عموديا. وقد تم تطوير جهاز يمكن تأمين حاويات العينة في مكان على مرحلة المجهر الرأسي ويرد وصفه هنا. مرفق هذا الجهاز إلى المرحلة يسمح مراقبة ديناميات عينة في المستوى الرأسي. القدرة على تنظيم درجة الحرارة باستخدام سخان مطاط السيليكون يسمح أيضا مراقبة السلوكيات عينة تعتمد على درجة الحرارة. وعلاوة على ذلك، يتم نقل بيانات درجة الحرارة إلى خادم إنترنت. يمكن التحكم في إعدادات درجة الحرارة ومراقبة السجل عن بعد من جهاز كمبيوتر أو هاتف ذكي.

المقدمة

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

الفحص المجهري البصري هو تقنية تستخدم لزيادة التفاصيل التي يمكن ملاحظتها عن طريق تكبير عينة مع العدسات والضوء المرئي. في الفحص المجهري البصري، يتم توجيه الضوء إلى عينة، ثم يتم نقلها، أو عكسها، أو يتم التقاط ضوء الفلورسنت بواسطة عدسات مكبرة للمراقبة. تتوفر أنواع مختلفة من المجهر التي تختلف في التصميم لاستيعاب الاستخدامات المختلفة وطرق المراقبة. وتشمل التصاميم المختلفة مجهر تستقيم، والتي تم تنظيمها لإلقاء الضوء على عينة من أدناه للمراقبة من فوق، ومجهر مقلوب، الذي يضيء العينة من فوق للمراقبة من أدناه. المجاهر تستقيم هي التصميم الأكثر شيوعا والمستخدمة على نطاق واسع. غالبًا ما تستخدم المجاهر المقلوبة لمراقبة العينات التي لا تسمح بقفل العدسة عن بعد من الأعلى، مثل الخلايا المستزرعة الملتصقة بأسفل الحاوية. وقد أبلغت العديد من مجموعات البحوث ملاحظات في مجموعةواسعة من المجالات باستخدام المجاهر المقلوبة 1،2،3،4،5،6،7. كما تم تطوير العديد من الأجهزة الإضافية التي تستفيدمن ملامح المجاهر المقلوبة 8،9،10،11،12،13 .

حاليا، في جميع التصاميم المجهر التقليدية، مرحلة المجهر أفقي، وبالتالي غير مناسبة لمراقبة العينات المنتجة الحركة في المستوى الرأسي، (بسبب الجاذبية، الطفو، الحركة، الخ). لجعل هذه الملاحظات ممكنة، يجب أن يتم تدوير مرحلة المجهر ومسار الضوء إلى عمودي. المرحلة الرأسية مطلوبة لتركيب عموديا الشرائح الزجاجية أو حاويات عينة مثل أطباق بيتري إلى المرحلة. ولمعالجة هذا الأمر، تم بالفعل وضع مجهر مقلوب جانبي يميل إلى 90 درجة. ومع ذلك، إرفاق عينات مع الشريط أو غيرها من المواد اللاصقة لا تسفر عن الجمود على المدى الطويل اللازمة. وصف هنا هو الجهاز الذي يمكن تحقيق الاستقرار اللازم. يسمح هذا الجهاز بالمراقبة مع مرور الوقت لحركة العينة في المستوى الرأسي. كما جعل تركيب سخان المطاط السيليكون من الممكن لمراقبة تأثير التباين في درجة الحرارة على سلوك العينة. يتم نقل بيانات درجة الحرارة إلى خادم الإنترنت عن طريق واي فاي، ويمكن التحكم في إعدادات درجة الحرارة ومراقبة السجل عن بعد من جهاز كمبيوتر أو هاتف ذكي. على حد علمنا، لم يتم الإبلاغ عن المرحلة المرفقة بمجهر مائل جانبية يميل بنسبة 90 درجة في الدراسات السابقة.

وتتكون مرحلة المجهر من ثلاث لوحات الألومنيوم. يتم تركيب لوحة الألومنيوم الأوسط إلى لوحة الألومنيوم السفلي التي تعلق على المرحلة. يتم إرفاق المطاط سيليكون التي تحتوي على جهاز استشعار درجة الحرارة بين لوحات الألومنيوم الأوسط والعلوي. وتستخدم العصابات المطاطية لتثبيت العينة. يتم إرفاق مخالب في اليسار واليمين أربع نقاط من لوحة الألومنيوم العلوي لتأمين العصابات المطاطية. تتلقى دائرة التحكم في منظم درجة الحرارة إشارة من مستشعر درجة الحرارة المدمج في مطاط السيليكون وتعدل الطاقة الكهربائية بواسطة طريقة تعديل عرض النبض (PWM). يمكن زيادة درجة الحرارة تدريجيا إلى 50 درجة مئوية في 1 زيادات مئوية. هذا الجهاز مفيد للتطبيقات التي قد تكون حركات العينة العمودية تعتمد على درجة الحرارة.

ويقدم هذا التقرير أمثلة على آثار درجة الحرارة على الظاهرة العائمة المتمثلة في الدياتومات. وكأمثلة على دراسات رصد دياتوم، أُبلغ عن قياسات لسرعة ترسب مجموعات الخلايا، وتحليلات الحركة، ودراسات الهيكل فائقة الدقة، وما إلى ذلك،14و15و16و17 , 18 سنة , 19 سنة , 20 , 21 , 22 , 23- والجاذبية المحددة للدياتومات العائمة في الماء مع الكائنات الاصطناعية الضوئية أعلى قليلا من جاذبية المياه، ولذلك فإنها تميل إلى الغرق؛ ومع ذلك، فإنها سوف ترتفع إذا كان حتى الحمل الحراري طفيف يحدث. لدراسة هذه الظاهرة ، يتم تثبيت شريحة زجاجية عموديا على مرحلة المجهر ، ويلاحظ آثار زيادة درجة الحرارة على الحركة الرأسية دياتوم.

الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.

البروتوكول

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

1. التصميم

  1. تصنيع ألواح الألومنيوم
    1. قطع ثقب 101 مم في وسط لوحة الألومنيوم من الأبعاد 150 مم × 200 مم × 2 مم لاستخدامها كلوحة طليعة مع آلة معالجة الليزر. مخالب الجهاز في ثماني نقاط لتثبيت اثنين من العصابات المطاطية عبر طول، أو اثنين عبر عرض هذه اللوحة (انظر الشكل التكميلي 1A والشكل التكميلي 2A).
    2. قطع ثقب 130 مم في وسط آخر 150 مم × 200 مم × 5 مم لوحة الألومنيوم لاستخدامها كلوحة العلوي الأوسط مع آلة معالجة الليزر. آلة ثمانية الشقوق لإرفاق العصابات المطاطية في نقطتين عبر طول، أو اثنين عبر عرض هذه اللوحة (انظر الشكل التكميلي 1B والشكل التكميلي 2B).
    3. قطع ثقب 130 مم في وسط لوحة الألومنيوم 150 مم × 200 مم × 4 مم لاستخدامها كلوحة أقل الأوسط مع آلة معالجة الليزر (انظر الشكل التكميلي 1C والشكل التكميلي 2C).
    4. قطع ثقب 30 مم في وسط لوحة الألومنيوم 150 مم × 200 مم × 1.5 مم لاستخدامها كلوحة قاعدة (انظر الشكل التكميلي 1D والشكل التكميلي 2D).
  2. تصنيع اثنين من قاعدة الألومنيوم
    1. قطع ثقب 30 ملم في وسط لوحة الألومنيوم (100 مم قطرها، سمك 3 مم) وجعل الشق من جانب واحد مع أبعاد 42 مم واسعة × 30 مم عميق (انظر الشكل التكميلي 3A).
    2. قطع ثقب 30 ملم في وسط لوحة في لوحة الألومنيوم (100 مم قطرها، 4 مم سمك) وحفر ثلاثة ثقوب 3 ملم تقع 25 ملم من المركز، متباعدة 120 درجة من بعضها البعض (انظر الشكل التكميلي 3B).
  3. تصنيع ثلاثة أقراص الفلين المضغوط
    1. قطع ثقب 20 ملم في وسط قرص الفلين المضغوط (قطرها 100 ملم، سمك 2 مم) مع آلة قطع المياه النفاثة. جعل واحد قطع 42 مم عبر × 30 مم عميق، ثم قطع واحد 4 مم واسعة × 5 مم عميق (انظر الشكل التكميلي 4A).
    2. قطع ثقب 20 ملم في وسط قرص الفلين الضغط من أبعاد 100 مم قطرها، سمك 1 ملم مع آلة قطع المياه النفاثة. جعل قطع 42 ملم عبر × 30 مم عميق، وقطع 4 مم واسعة × 40 مم عميق (انظر الشكل التكميلي 4B).
    3. قطع لوحة الفلين الضغط من قرص قطرها 100 ملم مع عرض 42 ملم وعمق 30 ملم. مطلوب ورقتين من سمك 1 مم وورقة واحدة من سمك 2 مم (انظر الشكل التكميلي 4C).
  4. تصنيع سخان المطاط سيليكون
    1. تصنيع سخان باستخدام قرص قطره 100 مم من المطاط السيليكون 2.5 ملم سميكة مع المدمج في سلك Nichrome وقطع ثقب 20 ملم في وسط القرص (انظر الشكل التكميلي5).
  5. تجميع الأجزاء الموضحة في الخطوات 1.1-1.4 عن طريق تكديسها كما هو موضح في الشكل التكميلي 6.
  6. لبناء مرحلة المجهر، والرجوع إلى الشكل التكميلي6، مقطع عرضي من مرحلة المجهر. إصلاح figure-protocol-1 figure-protocol-2 و، figure-protocol-3 figure-protocol-4 ثم مع مسامير. إصلاح figure-protocol-5 figure-protocol-6 ومع مسامير. إصلاح figure-protocol-7 figure-protocol-8 و figure-protocol-9 figure-protocol-10 ، figure-protocol-11 figure-protocol-12 و figure-protocol-13 figure-protocol-14 ، figure-protocol-15 و figure-protocol-16 ، و ، و و و مع لاصق.

2. الخطوط العريضة تصميم الأجهزة

  1. إعداد "إمدادات الطاقة والبرمجة الدائرة" كما هو مبين في الشكل التكميلي 7. توريد 12 V DC إلى وحدة تحكم سخان من محطة J4 متصلة محول التيار المتردد. خفض الجهد من 12 V DC إلى 3.3 V العاصمة لإمدادات الطاقة الدائرة باستخدام منظم لأن الجهد إمدادات وحدة المعالجة المركزية هو 3.3 V DC.
    ملاحظة: USB 1 هو محطة ل5 V DC وإشارة تسلسلية من جهاز الكمبيوتر التنمية. على الرغم من أن 5 V DC غير ضروري، يتم استخدامه كمصدر طاقة لبرمجة وحدة المعالجة المركزية. يتم تحويل هذا أيضا إلى 3.3 V DC من قبل المنظم. J1 هو محطة إشارة التحكم في وقت البرمجة. تقع هذه الدائرة في حالة وحدة تحكم المبينة في الشكل التكميلي 8.
  2. إعداد "دائرة التحكم في السخان" كما هو مبين في الشكل التكميلي 7. التبديل إلى 12 V العاصمة مع Q5 (P قناة MOS FET) وتوريده إلى سخان. Q5 هو عنصر التبديل الذي يتحكم 12 V DC مع PWM لضبط كمية الطاقة المتوفرة إلى سخان.
    ملاحظة: تتضمن الدائرة الصمام للتأكد بصريا أن يتم توفير الجهد إلى سخان. إشارة محرك الأقراص هذه (HEATER_C) هي إشارة PWM من وحدة المعالجة المركزية. عندما يتم الكشف عن إشارة ارتفاع درجة الحرارة من قبل دائرة الحماية، وإشارة الكسارة التبديل إلى LOW، وتوقف تشغيل MOS-FET. تقع هذه الدائرة في حالة وحدة تحكم المبينة في الشكل التكميلي 8.
  3. إعداد "دائرة موصل لوحدة سخان" كما هو مبين في الشكل التكميلي7. قم بتثبيت موصل USB للاتصال بقسم السخان.
    ملاحظة: يتم وضع هذه الدائرة في حالة وحدة تحكم هو مبين في الشكل التكميلي 8.
  4. إعداد "دائرة موصل لاستشعار درجة الحرارة" كما هو مبين في الشكل التكميلي 7. قم بتركيب الموصل (وعاء Euroblock 2P) لتوصيل مستشعر درجة الحرارة.
    ملاحظة: يتم وضع هذه الدائرة في حالة وحدة تحكم هو مبين في الشكل التكميلي 8.
  5. للحصول على "محول A/D" كما هو موضح في الشكل التكميلي7، استخدم ADS 1015 كجهاز تحويل AD.
    ملاحظة: يقوم جهاز تحويل AD بتحويل قيم مستشعر درجة الحرارة ومستشعر الكشف عن الحرارة الزائدة من الجهد إلى القيم الرقمية. هذا هو جهاز تحويل AD متعددة 12 بت وهو متصل بوحدة المعالجة المركزية مع واجهة I2C. تقع هذه الدائرة في حالة وحدة تحكم المبينة في الشكل التكميلي 8.
  6. جعل "حماية الدائرة" كما هو مبين في الشكل التكميلي 7 عن طريق ربط إشارة الكشف عن الحرارة الزائدة (OHS) إلى المدخلات المقلوبة من أمبير OP. قارن هذه الإشارة مع الجهد من المقاوم الانتهازي متصلة المدخلات noninverting.
    1. تأكد من أنه عندما يصبح الجهد أقل من الجهد من المقاوم الانتهازي، وإخراج مكبر للصوت OP يذهب عالية، ومتصلNPN الترانزستور Q2 يتحول على وإشارة الكسارة يذهب منخفضة.
    2. تأكد في نفس الوقت، Q4 يتحول على ومؤشر الحرارة الزائدة المتصلة الصمام D6 تضيء.
      ملاحظة: يتم وضع هذه الدائرة في حالة وحدة تحكم هو مبين في الشكل التكميلي 8.
  7. للحصول على "قسم العرض" كما هو موضح في الشكل التكميلي7، استخدم 192 × 64 نقطة لOLED. الاتصال مع وحدة المعالجة المركزية عبر واجهة I2C.
    1. إعادة تعيين OLED عن طريق فصل GND OLED بواسطة IO0 إشارة وحدة المعالجة المركزية باستخدام الترانزستور NPN Q1 متصلة بGND OLED.
      ملاحظة: يعرض هذا OLED أنواع مختلفة من المعلومات. تقع هذه الدائرة في حالة وحدة تحكم المبينة في الشكل التكميلي 8.
  8. للحصول على "الصمام والتشفير الدوارة مع دفع التبديل" في الشكل التكميلي7، جبل التشفير الدوارة من قبل لحام أن يعمل كمفتاح دفع ويتضمن اثنين من المصابيح.
    1. قم بتوصيل LED واحد بـ VCC لاستخدامه كطاقة LED. ويرتبط الآخر إلى وحدة المعالجة المركزية لاستخدامها كمؤشر أثناء عملية سخان.
    2. استخدام اتصال مفتاح دفع لسخان START / STOP الذي هو متصل بوحدة المعالجة المركزية. قم بتوصيل المخرجات A و B من التشفير الدوار إلى إدخال IO تعيين في مقاطعة وحدة المعالجة المركزية.
      ملاحظة: يتم وضع هذه الدائرة في حالة وحدة تحكم هو مبين في الشكل التكميلي 8.
  9. لوحدة المعالجة المركزية في الشكل التكميلي 7، استخدم وحدة المعالجة المركزية من WROOM - 02D.
    1. الإخراج من IO12، IO13 إلى "وحدة العرض" لأن واجهة العرض القياسية I2C. قم بتوصيل IO0 بـ "وحدة العرض" وأعد تعيين OLED.
    2. توصيل IO15 إلى "وحدة التحكم سخان" والسيطرة على الطاقة الموردة إلى سخان من قبل إخراج PWM.
    3. قم بتوصيل IO2 بـ "LED وأداة ترميز دوارة مع مفتاح الدفع" وأشعل شاشة البدء في LED. قم بتوصيل IO4 وIO14 بـ "أداة ترميز LED ودوارة مع مفتاح دفع" واحصل على الإشارات (REA وREB) من التشفير الدوار لتحديد درجة الحرارة المحددة. توصيل IO5 إلى "الصمام والتشفير الدوارة مع دفع التبديل" وبدء / إيقاف سخان.

3. مخطط تصميم البرمجيات

  1. استخدام اردوينو الأساسية لWROOM - 02D لوحدة المعالجة المركزية كوحدة تحكم لهذا النظام.
    ملاحظة: كأجهزة الإدخال، يتم استخدام مفتاح البدء/التوقف، التشفير الدوار، مستشعر درجة الحرارة (thermistor). كأجهزة الإخراج، يتم استخدام الصمام، وعرض الأحرف (OLED)، وسخان. يستخدم جهاز الاتصال Wi-Fi.
  2. الخطوط العريضة للعملية
    1. الكشف عن تشغيل التشفير الدوارة كما هو مبين في الصمام والتشفير الدوارة مع التبديل دفع في الشكل التكميلي7، وتخزينها كدرجة حرارة مجموعة، وعرضه على OLED. تعيين محطة الإدخال CPU التي يتم توصيل المحطات الطرفية المرحلة REA و REB كمحطة إدخال مقاطعة ومعالجة دوران (إلى الأمام والخلف) من التشفير الدوار ة عن طريق المقاطعة. قم بتعيينه إلى +1 للدوران الأمامي و-1 للدوران العكسي. اكتب درجة الحرارة المحددة إلى المتغير العالمي واستخدمها للتحكم في درجة حرارة السخان. في نفس الوقت، قم بتحديث عرض درجة الحرارة المحددة لـ OLED.
    2. تحديد بدء وإيقاف بواسطة وحدة المعالجة المركزية IO 5 عن طريق بدء / إيقاف التبديل (SW-S) كما هو موضح في وحدة المعالجة المركزية من الشكل التكميلي 7. حالة رمز التبديل بدء/إيقاف عملية مقاطعة جهاز ضبط وقت كل 50 مللي ثانية.
      ملاحظة: بما أن رمز التبديل هو رمز تبديل لحظة، فإنه يعكس حالة البدء/التوقف عند دفعه وإصداره. يتم تخزين هذه الحالة في المتغير العمومي.
    3. استخدام الثرمستور لاستشعار درجة الحرارة. قراءة القيم المقاسة من جهاز استشعار العينة (راجع "دائرة موصل لاتصال سخان" في الشكل التكميلي7) في وحدة المعالجة المركزية بعد محول A / D (راجع "محول A / D" في الشكل التكميلي 7). توريد التيار إلى سخان عن طريق تشغيل منفذ IO15 في "وحدة المعالجة المركزية" من الشكل التكميلي7.
      ملاحظة: هناك نوعان من أجهزة استشعار درجة الحرارة. ويستخدم واحد لقياس درجة حرارة العينة والسيطرة على سخان على درجة حرارة مجموعة، والآخر تعلق على سخان وتستخدم لمنع الحرارة. قم بتوصيل الثيرمستور بـ 3.3 فولت عبر المقاوم وسجل التغير في المقاومة كتغيير في الجهد. إزالة الضوضاء بواسطة طريقة المتوسط المتحرك.
    4. استخدام الثرمستور للوقاية من درجة الحرارة الاستشعار. يتم إجراء الكشف عن الحرارة الزائدة باستخدام ثيرمستور (R2) ("دائرة موصل لاتصال سخان" في الشكل التكميلي7)، وعندما يتم تجاوز قيمة مجموعة، يتم إيقاف تشغيل سخان الحالي ("حماية الدائرة" في الشكل التكميلي 7).
      ملاحظة: يتم دمج هذا الاستشعار في دائرة وليس من خلال وحدة المعالجة المركزية. هذا الاستشعار مستقل عن وحدة المعالجة المركزية وبالمقارنة مع قيمة المقاومة التي وضعتها الانتهازي المقاوم بواسطة مكبر للصوت التفاضلية بطريقة التناظرية. عندما يكتشف أن درجة الحرارة قد تجاوزت القيمة المحددة، فإنه يتدخل في التبديل FET، الذي يتحكم في التيار إلى سخان وتوقف قسرا العرض الحالي. والغرض من ذلك هو منع درجة حرارة سخان من تجاوز مستوى معين حتى في حالة حيث وحدة المعالجة المركزية لا يعمل بشكل صحيح.
    5. تشغيل الصمام في "الصمام والتشفير الدوارة مع دفع التبديل" من الشكل التكميلي 7 من قبل وحدة المعالجة المركزية (في "وحدة المعالجة المركزية" من الشكل التكميلي 7)،عندما تكون المعدات قيد التشغيل.
    6. عرض درجة الحرارة المحددة والقيمة المقاسة إلى OLED في "قسم العرض" من الشكل التكميلي 7 من قبل وحدة المعالجة المركزية (في "وحدة المعالجة المركزية "من الشكل التكميلي 7).
    7. محرك التبديل FET في "دائرة التحكم سخان" من الشكل التكميلي 7 مع PWM من وحدة المعالجة المركزية للسيطرة على سخان.
    8. السيطرة على سخان PID، استنادا إلى درجات الحرارة المقاسة التي اكتسبها استشعار درجة الحرارة. استخدم مكتبة pid_v1.h اردوينو لمعالجة PID.
      ملاحظة: وحدة المعالجة المركزية معايرة الوقت، يتصل بالملقم، يرسل البيانات، ويتلقى الإرشادات من الملقم. عندما تتجاوز درجة حرارة جهاز الاستشعار درجة الحرارة المحددة، يتم تعيين التيار إلى سخان إلى 0، ويتم قمع التجاوز.
    9. استخدم وظيفة اتصال Wi-Fi المضمنة في وحدة المعالجة المركزية واتصل بالإنترنت. نقل تعيين درجة الحرارة، ودرجة حرارة سخان، وما إلى ذلك إلى الخادم المعين عن طريق واي فاي.

4. تكوين النظام

  1. بناء النظام وفقا للرقم التكميلي 9.
  2. تجهيز واي فاي مع وحدة تحكم.
  3. استخدام الثرمستور كجهاز استشعار لقياس درجة الحرارة. قم بتوصيل سلك thermistor بمحطة "SENSOR" على حالة وحدة التحكم. تلقي إشارة درجة الحرارة التي تقاس من قبل thermistor.
  4. ربط مرحلة المجهر دمج سخان المطاط و "سخان" من حالة وحدة تحكم مع كابل مخصص. السيطرة على التيار إلى سخان المطاط.
  5. تغيير درجة الحرارة مجموعة مع مقبض الباب على وحدة التحكم.
    ملاحظة: مراقبة سجل درجة الحرارة، يمكن تشغيل إعداد درجة الحرارة عن بعد من جهاز كمبيوتر أو الهاتف الذكي.
  6. نقل درجة الحرارة المقاسة، وتعيين درجة الحرارة، ومعلومات الوقت في القياس من وحدة التحكم إلى الخادم عبر الإنترنت. وقت دورة قياس البيانات هو 5 s ووقت دورة لنقل البيانات إلى الخادم هو 1 دقيقة.
  7. الوصول إلى الملقم من جانب وحدة التحكم على فترات منتظمة ونقل بيانات القياس المخزنة في وحدة المعالجة المركزية لوحدة التحكم إلى الملقم للتحليل والرسوم البيانية.
  8. راجع المواد التكميلية لكيفية تشغيل الملقم.

5. تصميم المجهر مقلوب جانبية

  1. إصلاح اثنين من لوحات الألومنيوم من 15 ملم في سمك عموديا مع مسامير لإنشاء جبل الأساسية.
  2. إرفاق رقصة (مكان واحد) إلى الجزء الأفقي من جبل قاعدة.
  3. وضع جزء مرحلة المجهر عموديا، وإرفاق الرقصات (مكانين) إلى الجزء الرأسي من موقف قاعدة وإصلاح الجزء السفلي من المجهر إلى موقف قاعدة.
  4. إصلاح مرحلة المجهر مع مسامير.

6. طريقة التشغيل

ملاحظة: هنا، العينة المستخدمة هي مزيج من جريئة تعديل البازليت المغذيات الحل السائل الثقافة السائلة، ميتاسيليكات الصوديوم، والفيتامينات، والمياه المعقمة. يتم تخفيف 800 ميكرولتر من هذه العينة في 10 مل من المياه العذبة المتوسطة.

  1. طريقة المراقبة
    1. حقن 1000 درجة مئوية من العينة المعدة في غرفة زجاجية ذاتية الصنع.
      ملاحظة: غرفة الزجاج الذاتي الصنع يرتب اثنين من النظارات الشريحة في نفس الوقت ويصلح لهم مع لاصق. طبق بيتري العادي لديه سمك كبير والخلايا الهروب في اتجاه العمق في الغرفة، مما يجعل من الصعب مراقبة مع المجهر. لمنع هذا، يتم إجراء الغرفة مع اتجاه عمق صغير، مما يجعل من الممكن لمنع الخلايا من الهروب في اتجاه العمق في الغرفة. يتم استخدام انخفاض درجة الحرارة قابل للشفاء لاصق الراتنج الايبوكسي للسندات حول الزجاج لمنع عينة إسقاط من الغرفة.
    2. قم بإرفاق كاميرا فيديو معدة بشكل منفصل بالمجهر. قم بتوصيل كاميرا فيديو باستخدام محول العدسة المخصص للمجهر والتقط العينة.
    3. استخدام المجهر مع العدسة 10X والهدف 200X.
    4. إرفاق مرحلة المجهر الرأسي إلى المجهر في أربعة مواقع مع مسامير 4 ملم.
      ملاحظة: يرجى الرجوع إلى الشكل التكميلي 1A والشكل التكميلي 2A للرسومات التصميمية لألواح الألومنيوم. في هذه التجربة، تم استخدام مجهر مقلوب. تم إمالة هذا من قبل 90 درجة، والمرحلة المجهر ملفقة كانت مثبتة مع مسامير. الرجوع إلى الشكل 1.
    5. تأمين العينة مع اثنين من العصابات المطاطية باستخدام مخالب أربعة مصنوعة بالطول. وضع عينة على مرحلة المجهر عمودي على سطح الأرض.
    6. تعيين درجة الحرارة إلى 40 درجة مئوية مع وحدة تحكم هو مبين في الشكل التكميلي8. بدوره مقبض وحدة تحكم لتعيين درجة الحرارة. تحقق من درجة الحرارة المحددة على الشاشة. اضغط على مقبض الباب لبدء التحكم في درجة الحرارة، والصمام الأزرق سوف تضيء. اضغط على مقبض الباب مرة أخرى لإيقاف تشغيل LED ووقف التحكم في درجة الحرارة.
      ملاحظة: يتم عرض درجة الحرارة المقاسة في الوقت الحقيقي، ويتم التحكم في سخان للوصول إلى درجة الحرارة المحددة. عندما يبدأ التحكم في درجة الحرارة، وأضواء LED الأزرق حتى ويبقى ذلك في حين أن سخان قيد التشغيل. عندما يسخن سخان، وأضواء LED الحمراء، وسخان يتوقف تلقائيا.
    7. راجع "دليل تشغيل الملقم" في المعلومات التكميلية لعملية الملقم.
      ملاحظة: مطلوب ملقم لتخزين البيانات. تستخدم قاعدة بيانات الملقم SQL الخاص بي.

7. قياس توزيع درجة الحرارة السطحية من سخان المطاط

  1. قياس توزيع درجة حرارة سطح سخان المطاط عن طريق التصوير الحراري للتحقق من توحيد درجة الحرارة.
  2. إرفاق مرحلة المجهر الذي أدرج سخان المطاط مع موقف.
  3. تغيير درجة حرارة الإعداد لسطح سخان المطاط إلى 35 درجة مئوية، 45 درجة مئوية، 55 درجة مئوية، و 65 درجة مئوية، وقياس من قبل ثيرموغرافيا من الجبهة (راجع الشكل التكميلي 10).

8. اختبار استجابة درجة الحرارة

  1. بدء التحكم في درجة الحرارة عن طريق تعيين درجة حرارة العينة إلى 30 درجة مئوية. انتظر حتى تصل قيمة القياس إلى 30 درجة مئوية وتستقر. قم بزيادة درجة الحرارة المحددة مسبقًا بمقدار 5 درجات مئوية من 30 درجة مئوية إلى 50 درجة مئوية وانتظر حتى تستقر القيمة المقاسة بعد درجة الحرارة المحددة مسبقًا.
  2. تقليل درجة الحرارة مسبقا ً بنسبة 5 درجة مئوية من 50 درجة مئوية إلى 30 درجة مئوية والكشف عن قدرة التتبع للقيمة المقاسة.

الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.

النتائج

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

ويبين الشكل 2 توزيع درجة حرارة سخان المطاط. وكانت درجة الحرارة السطحية للسخان المطاطي موحدة في كل درجة حرارة. ويبين الشكل 3 مدى استجابة درجة الحرارة المقاسة لتحديد التغيرات في درجات الحرارة. يظهر الخط البرتقالي درجة الحرارة المحددة ويظهر الخط الأزرق التغير في درجة حرارة العينة. إن تجاوز القيمة المقاسة لتغيير الإعداد صغير والتتبع سريع.

وقد لوحظت خلايا دياتوم لتوفير مثال ...

الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.

المناقشة

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

تحليل مسار خلايا دياتوم المتحركة هو نهج مفيد لتقييم حركية الدياتوم. ومع ذلك، في حين أن المجهر المقلوب العادي يراقب العينات أفقيا، فإنه ليس مناسبا لرصد تأثير الجاذبية أو الحركة العائمة في الاتجاه الرأسي. وضعت ووصفت هنا هو مرحلة المجهر الرأسي مع التحكم في درجة الحرارة وتعلق على المجهر المقلوب، والتي تم تدويرها من قبل 90 درجة. هذه المرحلة المجهر مع التحكم في درجة الحرارة يسمح مراقبة الحركة الرأسية تعتمد على درجة الحرارة من خلايا دياتوم.

خطوة حاسمة داخل البروتوكول هو تصميم دائرة وحدة التحكم. تم تن...

الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.

الإفصاحات

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

وليس لدى أصحاب البلاغ أي تنازع للكشف عنذلك.

شكر وتقدير

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

وليس لدى أصحاب البلاغ أي اعتراف.

الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.

المواد

قائمة المواد المستخدمة في هذه المقالة
الاسمالشركةرقم فهرسيالتعليقات
محول التيار المتردد 12V2AAkizuki Denshi Tsusho Co.، Ltd.AD-D120P200طوكيو ، اليابان
ADS1015 الركيزةAkizuki Denshi Tsusho Co.، Ltd.adafruit معرف المنتج: 1083طوكيو ، اليابان
لوحة الألمينيوم (لوحة الجانب الخلفي)Inoval Co.، Ltd.W 150mm & مرات ؛ L 200 ?& مرات ؛ T 1.5mmGifu ، لوحة الألمينيوم اليابانية
(اللوحة الأمامية)Inoval Co.، Ltd.W 150mm & مرات ؛ L 200 ?& مرات ؛ T 2mmGifu ، لوحة الألمينيوم اليابانية
(اللوحة السفلية الوسطى)Inoval Co.، Ltd.W 150mm & مرات ؛ L 200 ?& مرات ؛ T 4mmGifu ، لوحة الألمينيوم اليابانية
(اللوحة العلوية الوسطى)Inoval Co.، Ltd.W 150mm & مرات ؛ L 200 ?& مرات ؛ T 5mmGifu ، اليابان
الألومنيوم قاعدة (اللوحة السفلية)Inoval Co.، Ltd.د 100 مم & مرات ؛ T 3 مم (30 &Phi ؛)جيفو ، اليابان
قاعدة الألومنيوم (اللوحة العلوية)Inoval Co.، Ltd.د 100 مم & مرات ؛ T 3 مم (30 &Phi ؛)جيفو ، اليابان
مغذيات المياه العذبة القاعدية المعدل الجريئةSigma-Aldrich Co. LLCB5282-500MLسانت لويس ، الولايات المتحدة
الأمريكية حالة التحكمMarutsu Elec Co.، Ltd.pff-13-3-9طوكيو ، اليابان
وحدة المعالجة المركزيةAkizuki Denshi Tsusho Co.، Ltd.ESP-WROOM-02Dطوكيو ، اليابان
المجهر المقلوبأوليمبوس كوربوريشنCKX 53طوكيو ، اليابان
راتنجات الايبوكسي تصلب درجة الحرارةالمنخفضة ThreeBond Co.، Ltd.TB2086Mطوكيو ، اليابان
المنعطفات شبه ثابت الحجم العمودي من النوع 500 & أوميغا;أكيزوكي دينشي تسوشو المحدودة3296W-1-501LFطوكيو ، اليابان
وحدة OLEDAkihabara Inc.M096P4Wطوكيو ، اليابان
الفلين المضغوط (لدعم القطب الكهربائي)Tera Co.، Ltd.W 42 مم & مرات ؛ L 30؟إيشيكاوا، اليابان
الفلين المضغوط (القرص السفلي)شركة Tera المحدودةد 100 مم & مرات ؛ T 0.5 مم (20 &Phi ؛)إيشيكاوا، اليابان
الفلين المضغوط (القرص العلوي)شركة تيرا المحدودةد 100 مم & مرات ؛ T 2.5 مم (20 Φ)إيشيكاوا، اليابان
تشفير دوار مع مفتاح مع 2 لون LEDAkizuki Denshi Tsusho Co.، Ltd.P-05772طوكيو ، اليابان
سخان مطاط السيليكونThree High Co.، Ltd.د 100 مم & مرات ؛ T 2.5 مم (20 Φ)كاناغاوا، اليابان
الركيزةSeeed Technology Co.، Ltd.mh5.0شنتشن ، الصين
مستشعر درجة الحرارةAkizuki Denshi Tsusho Co.، Ltd.NXFT15XH103FA2B050طوكيو ، اليابان
منظم DC / DC ثلاثي المحطات 3.3 فولتMarutsu Elec Co.، Ltd.BR301طوكيو ، اليابان
الذراع المرن العالميBanggood التكنولوجيا المحدودةYP-003-2هونغ كونغ ، كابل USB الصيني
USB-A - MicroUSBAkizuki Denshi Tsusho Co.، Ltd.كابل USB A-MICROBطوكيو ، اليابان
فيديو كانيراشركة سونيHDR-CX590طوكيو ، اليابان
محلول لاصق متعدد جهاز

المراجع

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
  1. Drum, R. W. Electron Microscope Observations of Diatos. Osterreichische Botanische Zeitschrift. 116, 321(1969).
  2. McBride, T. P. Preparing Random Distributions of Datom Values on Microscope Slides. Limnology and Oceangraphy. 33, 1627-1629 (1988).
  3. Liu, X. Y., Lu, Z., Sun, Y. Orientation Control of Biological Cells Under Inverted Microscopy. IEEE-ASME Transactions on Mechatronics. 16, 918-924 (2011).
  4. Kahle, J., et al. Applications of a Compact, Easy-to-Use Inverted Fluorescence Microscope. American Laboratory. 43, 11-14 (2011).
  5. Prunet, N., Jack, T. P., Meyerowitz, E. M. Live confocal imaging of Arabidopsis flower buds. Developmental Biology. , 114-120 (2016).
  6. Nimchuk, Z. L., Perdue, T. D. Live Imaging of Shoot Meristems on an Inverted Confocal Microscope Using an Objective Lens Inverter Attachment. Frontiers in Plant Science. 8, 10(2017).
  7. Hedde, P. N., Malacrida, L., Ahrar, S., Siryaporn, A., Gratton, E. sideSPIM - selective plane illumination based on a conventional inverted microscope. Biomedical Optics Express. 8, 3918-3937 (2017).
  8. Crowe, W. E., Wills, N. K. A simple Method for Monitoring Changes in Cell Height using Fluorescent Microbeads and an Ussing-type Chamber for the Inverted Microscope. Pflugers Archiv-Europian journal of Physiology. , 349-357 (1991).
  9. Bavister, B. D. A Minichamber Device for Maintaining a Constant Carbon-Dioxide in Air Atmosphere during Prolonged Culture of Cells on the Stage of an Inverted Microscope. In Vitro Cellular & Developmental Biology. 24, 759-763 (1988).
  10. Makler, A. A New version of the 10-MU-M Chamber and its use for Semen Analysis with Inverted Microscope. Archives of Andrology. 13, 195-197 (1984).
  11. Xu, Z., et al. Flexible microassembly methods for micro/nanofluidic chips with an inverted microscope. Microelectronic Engineering. 97, 1-7 (2012).
  12. Datyner, N. B., Gintant, G. A., Cohen, I. S. Versatile Temperature Controlled Tissue Bath for Studies of Isolated Cells using an Inverted Microscope. Pflugers Archive- Europian Journal of Physiology. 403, 318-323 (1985).
  13. Claudet, C., Bednar, J. Magneto-optical tweezers built around an inverted microscope. Applied Optics. 44, 3454-3457 (2005).
  14. Yamaoka, N., Suetomo, Y., Yoshihisa, T., Sonobe, S. Motion analysis and ultrastructural study of a colonial diatom, Bacillaria paxillifer. Microscopy. 65, 211-221 (2016).
  15. Apoya-Horton, M. D., Yin, L., Underwood, G. J. C., Gretz, M. R. Movement modalities and responses to environmental changes of the mudflat diatom Cylindrotheca closterium (Bacillariophyceae). Journal of Phycology. 42, 379-390 (2006).
  16. Bannon, C. C., Campbell, D. A. Sinking towards destiny: High throughput measurement of phytoplankton sinking rates through time-resolved fluorescence plate spectroscopy. PLoS One. 12, 16(2017).
  17. Clarkson, N., Davies, M. S., Dixey, R. Diatom motility and low frequency electromagnetic fields - A new technique in the search for independent replication of results. Bioelectromagnetics. 20, 94-100 (1999).
  18. Iwasa, K., Shimizu, A. Motility of Diatom, Phaeodactylum-Tricornutum. Experimental Cell Research. 74, (1972).
  19. Edgar, L. A. Mucilage Secretions of Moving Diatoms. Protoplasma. 118, 44-48 (1983).
  20. Edgar, L. A. Diatom Locomotion. Computer-Assisted Analysis of Cine Film British Phycological Journal. 14, 83-101 (1979).
  21. Iversen, M. H., Ploug, H. Temperature effects on carbon-specific respiration rate and sinking velocity of diatom aggregates - potential implications for deep ocean export processes. Biogeosciences. 10, 4073-4085 (2013).
  22. Riebesell, U. Comparison of Sinking and Sedimentation-Rate Measurements in a Diatom Winter Spring Bloom. Marine Ecology Progress Series. 54, 109-119 (1989).
  23. Drum, R. W., Hopkins, J. T. Diatom Locomotion - An Explanation. Protoplasma. 62, (1966).

الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.

إعادة الطباعة والأذونات

طلب إذن لإعادة استخدام النص أو الأشكال في مقالة JoVE هذه

طلب إذن

الوسوم

Wi Fi

مقالات ذات صلة