מאמר שיטה

הייצור של שלב מיקרוסקופ להתבוננות אנכית עם הפונקציה בקרת טמפרטורה

DOI:

10.3791/59799

⸱

31 ביולי 2019

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

במאמר זה

סיכום

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

המוצג כאן הוא פרוטוקול באמצעות מיקרוסקופ טמפרטורה שבשליטת המצב המאפשר מכולה לדוגמה להיות רכוב על מיקרוסקופ אנכי.

תקציר

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

הדגימות ממוקמות בדרך כלל על מיקרוסקופ אופקי להתבוננות מיקרוסקופית. עם זאת, כדי להתבונן ההשפעה של הכבידה על מדגם או לחקור התנהגות הצפה, יש צורך להפוך את הבמה המיקרוסקופ אנכית. כדי להשיג זאת, מיקרוסקופ הפוכה הצידה מוטה על ידי 90 ° כבר המציאו. כדי להתבונן בדגימות במיקרוסקופ זה, יש לאבטח מכולות כגון מנות פטרי או מגלשות זכוכית לשלב האנכי. מכשיר שיכול לאבטח מכולות לדוגמה במקום על במת מיקרוסקופ אנכי פותחה והוא מתואר כאן. ההחזקה של התקן זה לבמה מאפשרת התבוננות של דינמיקה לדוגמה במישור האנכי. היכולת לווסת את הטמפרטורה באמצעות דוד גומי סיליקון גם מאפשר התבוננות של התנהגויות לדוגמה תלויי טמפרטורה. יתר על כן, נתוני הטמפרטורה מועברים לשרת אינטרנט. ניתן לשלוט בהגדרות הטמפרטורה ובניטור יומן הרישום מרחוק ממחשב או מטלפון חכם.

מבוא

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

מיקרוסקופ אופטי היא טכניקה המועסקים כדי להגדיל את הפרטים הנצפה באמצעות הגדלה של מדגם עם עדשות ואור גלוי. במיקרוסקופיה אופטית, אור מופנה למדגם, ולאחר מכן משודר, משתקף, או אור ניאון נתפס על ידי עדשות מגדלת להתבוננות. סוגים שונים של מיקרוסקופ זמינים שונים בעיצוב כדי להתאים שימושים שונים ושיטות התבוננות. העיצובים השונים כוללים מיקרוסקופ זקוף, הבנוי להאיר מדגם מלמטה להתבוננות מלמעלה, ומיקרוסקופ הפוך, המאיר את המדגם מלמעלה להתבוננות מלמטה. מיקרוסקופים זקופה הם העיצוב הנפוץ ביותר בשימוש נרחב. מיקרוסקופים הפוכים משמשים לעתים קרובות כדי להתבונן בדגימות שאינן יכולות לאפשר לעדשה להיסגר במרחק מלמעלה, כגון תאים מתורבתים העומדים בתחתית המיכל. קבוצות מחקר רבות דיווחו על תצפיות במגוון רחב של שדות באמצעות מיקרוסקופים הפוכה1,2,3,4,5,6,7. התקנים נוספים רבים פותחו גם כי לנצל את התכונות של מיקרוסקופים הפוכה8,9,10,11,12,13 .

כיום, בכל העיצובים המקובלים במיקרוסקופ, בשלב המיקרוסקופ הוא אופקי ולכן הוא לא מתאים להתבוננות של דגימות הפקת תנועה במישור האנכי, (בשל כוח הכבידה, ציפה, תנועה, וכו '). כדי לגרום לתצפיות אלה להיות אפשריות, יש לסובב את שלב המיקרוסקופ ואת הנתיב האור לאנכי. השלב האנכי נדרש להרכבה אנכית של שקופיות זכוכית או לדוגמה מכולות כגון מנות פטרי לבמה. כדי לענות על כך, מיקרוסקופ הפוכה הצידה מוטה על ידי 90 ° כבר המציאו. עם זאת, הצמדת דגימות באמצעות קלטת או דבקים אחרים אינה מהווה את היכולת הדרושה לניידות ארוכת טווח. המתואר כאן הוא מכשיר שיכול להשיג את היציבות הנדרשת. התקן זה מאפשר תצפית לאורך זמן של תנועה לדוגמה במישור האנכי. הרכבה של דוד גומי סיליקון גם עשה את זה ניתן לצפות את ההשפעה של וריאציה טמפרטורה על התנהגות מדגם. נתוני הטמפרטורה מועברים לשרת אינטרנט על-ידי Wi-Fi, והגדרות הטמפרטורה וניטור היומן ניתנים לשליטה מרחוק ממחשב או מטלפון חכם. לידיעתך, השלב המצורף למיקרוסקופ מוטה לצדדים, שוטה על ידי 90 °, עדיין לא דווח במחקרים קודמים.

בשלב המיקרוסקופ מורכב שלושה צלחות אלומיניום. לוחית האלומיניום האמצעית מותקן לצלחת האלומיניום התחתונה המתחבר לבמה. גומי הסיליקון המכיל את חיישן הטמפרטורה מחובר בין לוחיות האלומיניום האמצעיות באמצע ובחלק העליון. גומיות משמשות להצמיד את המדגם. טפרים הם מחוברים בשמאל ובימין ארבע נקודות של צלחת האלומיניום העליון כדי לאבטח את להקות גומי. מעגל הבקרה של וסת הטמפרטורה מקבל אות מחיישן הטמפרטורה מוטבע גומי סיליקון ומודולציה חשמל באמצעות אפנון רוחב הדופק (PWM) שיטה. ניתן להגדיל בהדרגה את הטמפרטורה ל-50 ° c בהפרשים של 1 ° c. התקן זה שימושי עבור יישומים שבהם תנועות לדוגמה אנכית עשויות להיות תלויות טמפרטורה.

דו ח זה מספק דוגמאות לאפקטי טמפרטורה על התופעה הצפה של דיטומים. כדוגמאות של צורניות לימודי תצפית, מדידות של מהירות משקעי מצברים של אשכולות תאים, ניתוח תנועה, לימודי מבנה ultrafine, וכו ' דווחו14,15,16,17 , מיכל בן 18 , מיכל בן 19 , מיכל בן 20 , מיכל בן 21 , מיכל בן 22 , 23. הכבידה הספציפית של דיאטומים הצפים במים עם אורגניזמים פוטוסינתטיים הוא מעט גבוה יותר מזה של מים, כך הם נוטים לשקוע; עם זאת, הם יעלו אם אפילו הסעה קלה מתרחשת. כדי ללמוד תופעה זו, שקופית זכוכית מודבקת אנכית לשלב המיקרוסקופ, ואת ההשפעות של הטמפרטורה הגוברת על התנועה האנכית צורניות הם נצפו.

הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.

פרוטוקול

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

1. עיצוב

  1. ייצור פלטות אלומיניום
    1. חותכים חור 101 מ"מ במרכז של צלחת אלומיניום של מידות 150 mm x 200 mm x 2 מ"מ לשמש צלחת החזית עם מכונת עיבוד לייזר. מכונת טפרים בשמונה נקודות להצמיד שתי רצועות גומי באורך, או שתיים לרוחב הצלחת הזאת (ראה משלים איור 1a ומשלים איור 2a).
    2. חותכים חור 130 מ"מ במרכז של אחר 150 mm x 200 mm x 5 מ"מ צלחת אלומיניום לשמש לצלחת העליונה האמצעית עם מכונת עיבוד לייזר. מכונת שמונה חריצים לחיבור להקות גומי בשתי נקודות באורך, או שתיים לרוחב הצלחת הזאת (ראה משלים איור 1b ואיור 2 ב').
    3. חותכים חור 130 מ"מ במרכז של 150 מ"מ x 200 mm x 4 מ"מ לוחית אלומיניום כדי לשמש את הצלחת הנמוכה באמצע עם מכונת עיבוד לייזר (לראות משלים איור 1c ומשלים איור 2c).
    4. חותכים חור 30 מ"מ במרכז של 150 mm x 200 מ"מ x 1.5 מ"מ לוח אלומיניום לשמש לוחית הבסיס (ראה משלים איור 1d ו משלימה איור 2d).
  2. הייצור של שני ממעמד אלומיניום
    1. חותכים חור 30 מ"מ במרכז צלחת האלומיניום (100 מ"מ קוטר, 3 מ"מ עובי) ולעשות חריץ מצד אחד עם מידות 42 מ"מ רחב x 30 מ"מ עמוק (לראות משלים איור 3A).
    2. חותכים חור 30 מ"מ במרכז הצלחת בצלחת אלומיניום (100 מ"מ קוטר, 4 מ"מ עובי) ומקדחה שלושה גומות 3 מ מ הממוקם 25 מ"מ מהמרכז, במרווחים 120 ° זה מזה (ראה משלים איור 3B).
  3. הייצור של שלושה דיסקת השעם הדחוסה
    1. חותכים חור 20 מ"מ במרכז של דיסק שעם לחצה (100 מ"מ קוטר, 2 מ"מ עובי) עם מכונת חיתוך סילון מים. לעשות אחד לחתוך 42 מ"מ על פני x 30 מ"מ עמוק, ואז אחד לחתוך 4 מ"מ רוחב x 5 מ"מ עמוק (לראות משלים איור 4A).
    2. חותכים חור 20 מ"מ במרכז של דיסק שעם לחצה של מידות 100 מ"מ קוטר, 1 מ"מ עובי עם מכונת חיתוך מטוס מים. לעשות לחתוך 42 mm על פני x 30 מ"מ עמוק, לחתוך 4 מ"מ רוחב x 40 מ"מ עמוק (לראות משלים איור 4B).
    3. חותכים צלחת שעם לחצה מדיסק קוטר 100 מ"מ עם רוחב 42 מ"מ ו 30 מ"מ עומק. שני גיליונות של עובי 1 מ"מ וגיליון אחד של עובי 2 מ"מ נדרשים (ראה משלים איור 4C).
  4. ייצור דוד גומי סיליקון
    1. הרכיבו חימום באמצעות דיסק 100 מ"מ בקוטר של 2.5 מ"מ גומי סיליקון עבה עם מובנה תיל Nichrome וחותכים חור 20 מ"מ במרכז הדיסק (ראה משלים איור 5).
  5. להרכיב חלקים שתוארו בשלבים 1.1 – 1.4 על ידי הערמה אותם כפי שמוצג באיור המשלים 6.
  6. לבניית מיקרוסקופ, התייחס לאיור 6, חתך רוחב של שלב המיקרוסקופ. תקן figure-protocol-1 figure-protocol-2 ולאחר figure-protocol-3 מכן figure-protocol-4 עם ברגים. תקן figure-protocol-5 figure-protocol-6 עם ברגים. תקן figure-protocol-7 ו figure-protocol-8 figure-protocol-9 figure-protocol-10 figure-protocol-11 figure-protocol-12 , ו, ו, ו, ועם דבק. figure-protocol-13 figure-protocol-14 figure-protocol-15 figure-protocol-16

2. קווי מתאר לעיצוב חומרה

  1. הכן "מעגל אספקת חשמל ותיכנות" כפי שמוצג באיור 7. אספקת 12 V DC לבקר החימום מהמסוף J4 המחובר למתאם AC. הנמך את המתח מ-12 וולט DC ל-3.3 V DC עבור ספק הכוח המעגלי באמצעות וסת מכיוון שמתח אספקת ה-CPU הוא 3.3 V DC.
    הערה: USB 1 הוא מסוף עבור 5 מחשבי DC ואות טורי של מחשב הפיתוח. למרות DC 5 V אינו חיוני, הוא משמש כמקור הכוח לתכנת את ה-CPU. זה מומר גם ל-3.3 V DC על ידי הרגולטור. J1 הוא מסוף אותות שליטה בזמן התיכנות. מעגל זה שוכן במקרה הבקר המוצג באיור משלים 8.
  2. הכן "מעגל בקרת חימום" כמוצג באיור המשלים 7. מעבר ל 12 V DC עם Q5 (ערוץ P מעיל MOS) ולספק אותו לחימום. Q5 הוא רכיב מיתוג השולט ב-12 וולט DC עם PWM כדי לכוונן את כמות החשמל המסופקת לחימום.
    הערה: המעגל כולל LED כדי לוודא חזותית כי מתח מסופק החימום. אות כונן זה (HEATER_C) הוא אות PWM מתוך ה-CPU. כאשר מזוהה אות התחממות יתר על-ידי מעגל ההגנה, אות השובר מתחלף לנמוכה, והפעולה של ה-MOS-בספט עוצרת. מעגל זה שוכן במקרה הבקר המוצג באיור משלים 8.
  3. הכן "מעגל מחבר ליחידת חימום" כפי שמוצג באיור המשלים 7. התקן מחבר USB לחיבור עם מקטע החימום.
    הערה: מעגל זה שוכן במארז הבקר המוצג באיור המשלים 8.
  4. הכן "מעגל מחבר עבור חיישן הטמפרטורה" כפי שמוצג באיור המשלים 7. הר את המחבר (2P השקע Euroblock) כדי לחבר את חיישן הטמפרטורה.
    הערה: מעגל זה שוכן במארז הבקר המוצג באיור המשלים 8.
  5. עבור ממיר "A/D" כפי שמוצג באיור המשלים 7, השתמש ב-ADS 1015 כהתקן המרת AD.
    הערה: התקן המרת AD ממיר את הערכים של חיישן הטמפרטורה ואת חיישן זיהוי התחממות יתר ממתח לערכים דיגיטליים. זוהי יחידת ההמרה של 12 סיביות AD התקן המרה והוא מחובר ל-CPU עם ממשק I2C. מעגל זה שוכן במקרה הבקר המוצג באיור משלים 8.
  6. לעשות "להגן על מעגל" כפי שמוצג באיור משלים 7 על ידי חיבור חיישן זיהוי התחממות יתר (ohs) האות לתוך הזנה היפוך של מגבר OP. השווה אות זה למתח של מסמן הקוצץ המחובר לקלט שאינו מיפוך.
    1. ודא כי כאשר המתח הופך נמוך יותר מאשר המתח של המפר הקוצץ, הפלט של מגבר OP הולך גבוה, טרנזיסטור NPN מחובר Q2 מופעל ו האות מפסק עובר נמוך.
    2. ודא כי באותו זמן, רבעון 4 מפעיל את אינדיקטור התחממות יתר מחובר LED D6 אורות למעלה.
      הערה: מעגל זה שוכן במארז הבקר המוצג באיור המשלים 8.
  7. עבור "מקטע תצוגה" כפי שמוצג באיור משלים 7, השתמש 192 x 64 נקודות עבור OLED. התחבר עם ה-CPU באמצעות ממשק I2C.
    1. לאפס את OLED על ידי הפרדת ה-GND של OLED על ידי אות ה-CPU IO0 באמצעות טרנזיסטור NPN Q1 מחובר ל-GND של OLED.
      הערה: OLED זה מציג סוגים שונים של מידע. מעגל זה שוכן במקרה הבקר המוצג באיור משלים 8.
  8. עבור "LED & מקודד רוטרי עם מתג לדחוף" באיור משלים 7, הר מקודד רוטרי על ידי הלחמה שמתפקד כמו מתג דחיפה משלבת שני נוריות.
    1. חבר נורית LED אחת ל-VCC לשימוש כנורית חשמל. השני מחובר ל-CPU לשימוש כמחוון במהלך פעולת החימום.
    2. השתמש במתג דחיפה ליצירת קשר עם הפעלת מחמם הפעלה/עצירה המחוברת ל-CPU. חבר את התפוקות A ו-B של המקודד הרוטרי לערכת קלט ה-IO בפסיקת ה-CPU.
      הערה: מעגל זה שוכן במארז הבקר המוצג באיור המשלים 8.
  9. עבור ה-CPU באיור המשלים 7, השתמש ב-CPU של Wroom-02d.
    1. פלט מ-IO12, IO13 ל "יחידת התצוגה" מאחר שהממשק של התצוגה הוא I2C תקן. חבר IO0 "להציג יחידה" ולאפס את OLED.
    2. חיבור IO15 "יחידת בקרת חימום" ולשלוט על הכוח המסופק החימום על ידי פלט PWM.
    3. לחבר IO2 "LED & מקודד רוטרי עם מתג לדחוף" ולהדליק את ההתחלה LED. חבר IO4 ו IO14 "LED & מקודד רוטרי עם מתג לדחוף" ולקבל את האותות (REA ו-ר') מן המקודד רוטרי כדי לקבוע את טמפרטורת set. לחבר IO5 "LED & מקודד רוטרי עם מתג לדחוף" ולהתחיל/לעצור את החימום.

3. מיתאר לעיצוב תוכנה

  1. השתמש Arduino CORE עבור WROOM-02D עבור ה-CPU כבקר עבור מערכת זו.
    הערה: כהתקני קלט, מתג ההפעלה/העצירה, מקודד הרוטרי, חיישן הטמפרטורה (thermistor) משמשים. כמו התקני פלט, LED, תצוגת תווים (OLED), ו חימום משמשים. התקן התקשורת משתמש ב-Wi-Fi.
  2. חלוקה לרמות של הפעולה
    1. לזהות את הפעולה של מקודד רוטרי כפי שמוצג LED מקודד & רוטרי עם מתג לדחוף באיור משלימה 7, לאחסן אותו כמו טמפרטורת להגדיר, ולהציג אותו על OLED. הגדר את מסוף הקלט של ה-CPU שאליו מחוברים מסופי הפאזה REA ו-ר' כמסוף קלט פסיקות ומעבדים את הסיבוב (קדימה ואחורה) של המקודד החוגה באמצעות פסיקה. הגדר אותה ל-+ 1 עבור סיבוב קדימה ו -1 לסיבוב הפוך. כתוב את טמפרטורת הערכה למשתנה הגלובלי והשתמש בו לבקרת טמפרטורת החימום. במקביל, לעדכן את התצוגה הטמפרטורה להגדיר של OLED.
    2. זיהוי הפעלה ועצירה על-ידי CPU IO 5 באמצעות מתג הפעלה/הפסקה (SW-S) כפי שמוצג ב-CPU של איור משלים 7. מצב ההתחלה/הפסקת ההפעלה הוא תהליך של פסיקת קוצב הזמן בכל 50 אלפיות.
      הערה: מכיוון שהמתג הוא מתג רגעי, הוא הופך את מצב ההתחלה/העצירה כאשר הוא נדחף ומשוחרר. מצב זה מאוחסן במשתנה הגלובלי.
    3. . תשתמש בתרמוסטור לחיישן הטמפרטורה קרא את הערכים נמדד מן החיישן לדוגמה (עיין "מעגל מחבר עבור חיבור חימום" באיור משלים 7) לתוך ה-CPU לאחר ממיר/d (עיין "A/d ממיר" באיור משלים 7). לספק את הזרם לחימום על ידי הפעלת יציאת IO15 ב "CPU" של איור משלים 7.
      הערה: ישנם שני סוגים של חיישני טמפרטורה. אחד משמש כדי למדוד את הטמפרטורה של המדגם ולשלוט על החימום על הטמפרטורה להגדיר, והשני מחובר לחימום ומשמש למניעת חום. לחבר את תרמיסטור כדי 3.3 V באמצעות התנגדות ולהקליט את השינוי בהתנגדות כשינוי מתח. הסירו רעש מהשיטה הממוצעת לתנועה.
    4. השתמש תרמיסטור עבור חיישן טמפרטורה מניעת טמפרטורה. זיהוי התחממות יתר מבוצע באמצעות תרמיסטור (R2) ("מעגל מחבר עבור חיבור חימום" באיור משלים 7), וכאשר ערך set הוא חרג, הזרם חימום הוא נכבה ("להגן על המעגל" באיור משלים 7).
      הערה: חיישן זה משולב לתוך מעגל ולא דרך ה-CPU. חיישן זה אינו תלוי במעבד ובהשוואה לערך ההתנגדות שנקבע על-ידי הקוצץ המשתנה על-ידי מגבר דיפרנציאלי באופן אנלוגי. כאשר הוא מגלה שהחום חרג מערך הערכה, הוא מתערב במתג ה-, ששולט על הזרם לחימום ומפסיק את האספקה הנוכחית בכפייה. המטרה היא למנוע את הטמפרטורה של התנור מפני מעל רמה מסוימת אפילו במצב שבו ה-CPU לא עובד כראוי.
    5. הפעל את ה-LED ב "מקודד & רוטרי עם מתג דחיפה" של האיור המשלים 7 על ידי ה-cpu (ב-"cpu" של איור משלים 7), כאשר הציוד הוא בפעולה.
    6. הצג את טמפרטורת הערכה וערך נמדד לOLED ב "מקטע התצוגה" של האיור המשלים 7 על ידי ה-cpu (ב-"cpu" של איור משלים 7).
    7. כונן את הבורר לכונן "מעגל בקרת החימום" של איור משלימה 7 עם pwm מ-CPU כדי לשלוט על החימום.
    8. לשלוט על החימום על ידי PID, מבוסס על טמפרטורות נמדד שנרכש על ידי חיישן הטמפרטורה. השתמש בספריית ה-pid_v1. h של Arduino לעיבוד PID.
      הערה: ה-CPU מכייל את הזמן, מתקשר עם השרת, מעביר נתונים ומקבל הוראות מהשרת. כאשר טמפ ' החיישן חורגת מטמפרטורת הערכה, הזרם לתנור מוגדר כ-0, והיתר מודחק.
    9. השתמש בפונקציית החיבור המובנית Wi-Fi של ה-CPU והתחבר לאינטרנט. שידור להגדיר את הטמפרטורה, חום חימום, וכו ' לשרת ייעודי על ידי Wi-Fi.

4. תצורת המערכת

  1. בניית המערכת על פי איור משלים 9.
  2. צייד Wi-Fi עם הבקר.
  3. השתמש תרמיסטור כחיישן למדידת טמפרטורה. חבר את חוט תרמיסטור לטרמינל "חיישן" במקרה של בקר. קבל את אות הטמפרטורה. שנמדד ע י התרמית
  4. לחבר בשלב המיקרוסקופ המשלב את התנור גומי ואת "החימום" של המקרה בקר עם כבל ייעודי. . שלוט על הזרם לדוד הגומי
  5. שנה את טמפרטורת הערכה עם הידית בבקר.
    הערה: ניטור יומן הטמפרטורה, הגדרת הטמפרטורה יכולה להיות מופעלת מרחוק ממחשב או טלפון חכם.
  6. העבר את הטמפרטורה הנמדדת, הגדר את הטמפרטורה ומידע הזמן במדידה מהבקר לשרת באמצעות האינטרנט. זמן מחזור הנתונים הוא 5 s וזמן המחזור עבור העברת נתונים לשרת הוא 1 דקות.
  7. גש לשרת מתוך צד הקונטרולר במרווחי זמן קבועים והעבר את נתוני המדידה המאוחסנים ב-CPU של הבקר לשרת לשם ניתוח ויצירת גרפים.
  8. עיין בחומר המשלים להפעלת השרת.

5. עיצוב מיקרוסקופ הפוך לצדדים

  1. תקן שני צלחות אלומיניום של 15 מ"מ עובי אנכית עם ברגים כדי ליצור הר בסיסי.
  2. הצמד לג (מקום אחד) לחלק האופקי של הר הבסיס.
  3. הציבו את החלק השני של המיקרוסקופ באופן אנכי, חברו את הקלעים (2 מקומות) לחלק האנכי של מעמד הבסיס ותקנו את תחתית המיקרוסקופ למעמד הבסיס.
  4. לתקן את הבמה במיקרוסקופ עם ברגים.

6. שיטת הפעולה

הערה: כאן, המדגם בשימוש הוא תערובת של הדגשה מודגש מים מתוקים בסיס פתרון מזינים תרבות נוזלית בינונית, נתרן מטאפיסיליקט, ויטמינים, ומים סטרילי. 800 μL של מדגם זה מדולל ב 10 מ ל של מדיום מים מתוקים.

  1. שיטת תצפית
    1. הכנס 1,000 μL של המדגם המוכן לתוך תא זכוכית מתוצרת עצמית.
      הערה: תא הזכוכית העשוי בעזרת עצמו מארגן שתי משקפיים במקביל ומתקן אותם בדבק. צלחת פטרי נורמלית יש עובי ותאים גדולים לברוח בכיוון העומק בחדר, מה שמקשה להתבונן עם מיקרוסקופ. כדי למנוע זאת, החדר עם כיוון קטן נעשה, מה שמאפשר למנוע את התאים לברוח בכיוון העומק בחדר. בטמפרטורה נמוכה לריפוי שרף אפוקסי דבק משמש לקשר סביב הזכוכית כדי למנוע את המדגם יורד מן החדר.
    2. חברו מצלמת וידאו שהוכנה בנפרד למיקרוסקופ. חבר מצלמת וידאו באמצעות מתאם העדשה הייעודי של המיקרוסקופ ולירות את המדגם.
    3. השתמש במיקרוסקופ עם העינית 10x ו 200x המטרה.
    4. חברו את שלב המיקרוסקופ האנכי למיקרוסקופ בארבעה מיקומים עם ברגים באורך 4 מ"מ.
      הערה: עיין באיור 1a ובאיור 2 א עבור שרטוטי עיצוב של לוחות אלומיניום. בניסוי זה, נעשה שימוש במיקרוסקופ הפוך. זה היה מוטה על ידי 90 °, ובשלב המיקרוסקופ מפוברק הותקנו ברגים. עיין באיור 1.
    5. לאבטח את המדגם עם שתי להקות גומי באמצעות ארבעת הטפרים שנעשו לאורכו. מניחים דגימה על מיקרוסקופ בניצב על פני הקרקע.
    6. הגדר את הטמפרטורה ל-40 ° צ' עם הבקר המוצג באיור המשלים 8. סובב את כפתור הבקר כדי לקבוע את הטמפרטורה. בדוק את טמפרטורת הערכה שבצג. לחץ על כפתור כדי להתחיל בקרת טמפרטורה, נורית כחולה להאיר. לחץ שוב על הכפתור כדי לבטל את בקרת הטמפרטורה של נורית ולהפסיק.
      הערה: הטמפרטורה הנמדדת מוצגת בזמן אמת, והחימום נשלט כדי להגיע לטמפרטורת הערכה. כאשר מתחיל בקרת הטמפרטורה, נורית הכחול דולקת ונשארת כך בזמן שדוד החימום נמצא בפעולה. כאשר החימום מתחמם, נורות LED אדומות, והחימום עוצר באופן אוטומטי.
    7. עיין ב"מדריך לפעולת שרת" במידע המשלים לפעולת השרת.
      הערה: דרוש שרת לאחסון נתונים. מסד הנתונים של השרת משתמש ב-SQL.

7. מדידת טמפרטורת פני השטח של הפצת מחמם גומי

  1. למדוד את ההתפלגות של הטמפרטורה משטח חימום גומי על ידי התרמוגרפיה כדי לבדוק את אחידות טמפרטורה.
  2. חברו את שלב המיקרוסקופ אשר שילב דוד מגומי עם עמדה.
  3. שינוי טמפרטורת ההגדרה של משטח חימום הגומי ל-35 ° c, 45 ° c, 55 ° c, 65 ו-° c, ולמדוד על-ידי התרמוגרפיה מהחזית (עיין באיור המשלים 10).

8. מבחן תגובת הטמפרטורה

  1. הפעל את בקרת הטמפרטורה על-ידי הגדרת טמפרטורת ערכת המדגם ל-30 ° c. המתן עד שערך המדידה יגיע ל-30 ° צ' ומייצב. הגדילו את הטמפרטורה הקבועה מראש באמצעות 5 ° c מ-30 ° צ' עד 50 ° צ' והמתן עד שהערך הנמדד מייצב בעקבות הטמפרטורה המוגדרת מראש.
  2. הפחת את הטמפרטורה הקבועה מראש באמצעות 5 ° c מ-50 ° c עד 30 ° צ' ואתר את יכולת המעקב של הערך הנמדד.

הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.

תוצאות

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

איור 2 מראה את התפלגות הטמפרטורה של דוד הגומי. טמפרטורת פני השטח של הדוד הגומי היה אחיד בכל טמפרטורה. איור 3 מראה את התגובתיות של הטמפרטורה נמדד כדי לקבוע שינויי טמפרטורה. הקו הכתום מציג את טמפרטורת הערכה והקו הכחול מציג את השינוי בטמפרטורת המדגם. הצילום העודף של הערך הנמדד לשינוי ההגדרה קטן והמעקב מהיר.

תאים diatom נצפו כדי לספק דוגמה ספציפית של השימוש במכשיר זה. ניתוח...

הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.

דיון

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

ניתוח מסלול של תאים מתקדמים בתאי האטום הוא גישה שימושית להערכת הטיפול בדיאטום. עם זאת, בעוד מיקרוסקופ הפוכה נורמלי מתבונן דגימות אופקית, הוא אינו מתאים לתצפיות על השפעת הכבידה או תנועה צפה בכיוון האנכי. פיתח ותיאר כאן הוא שלב מיקרוסקופ אנכי עם בקרת טמפרטורה מוצמד מיקרוסקופ הפוך, אשר מסובבת על ידי 90 °. בשלב זה מיקרוסקופ עם בקרת טמפרטורה מאפשר התבוננות של טמפרטורה תלוי תנועה אנכית של תאים צורניות.

שלב קריטי בתוך הפרוטוקול הוא עיצוב מעגל הבקר. מעגל השבירה יושם כדי להבטיח בטיחות. כאשר החיישן מנות...

הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.

גילויים

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

למחברים אין קונפליקטים לגלות.

תודות

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

. למחברים אין תודות

הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.

חומרים

רשימת החומרים שנעשה בהם שימוש במאמר זה
שםחברהמספר קטלוגהערות
מתאם AC 12V2AAkizuki Denshi Tsusho Co., Ltd.AD-D120P200טוקיו, יפן
ADS1015 מצעAkizuki Denshi Tsusho Co., Ltd.adafruit מזהה מוצר: 1083טוקיו,
יפן צלחת אלמיניום (צלחת צד אחורית)Inoval Co., Ltd.רוחב 150 מ"מ ופעמים; L 200?&; T 1.5 מ"מGifu, צלחת
אלמיניום ביפן (צלחת קדמית)Inoval Co., Ltd.רוחב 150 מ"מ ופעמים; L 200?&; T 2 מ"מGifu,
יפן אלמיניום צלחת (צלחת תחתונה אמצעית)Inoval Co., Ltd.רוחב 150 מ"מ ופעמים; L 200?&; T 4 מ"מGifu, צלחת
אלמיניום ביפן (צלחת עליונה אמצעית)Inoval Co., Ltd.רוחב 150 מ"מ ופעמים; L 200?&; T 5 מ"מGifu,
יפן אלומיניום הדום (צלחת תחתונה)Inoval Co., Ltd.D 100 מ"מ ופעמים; T 3 מ"מ (30Φ)Gifu, יפן
הדום אלומיניום (צלחת עליונה)Inoval Co., Ltd.D 100 מ"מ ופעמים; T 3 מ"מ (30Φ)Gifu, יפן
פתרון תזונתי מים מתוקים בזאלי מודגששונה Sigma-Aldrich Co. LLCB5282-500MLסנט לואיס, ארה"ב
מקרה בקרMarutsu Elec Co., Ltd.pff-13-3-9טוקיו, יפן
CPUAkizuki Denshi Tsusho Co., Ltd.ESP-WROOM-02Dטוקיו, יפן
מיקרוסקופ הפוךתאגיד אולימפוסCKX 53טוקיו, יפן
דבק שרף אפוקסי מתקשה בטמפרטורה נמוכהThreeBond Co., Ltd.TB2086Mטוקיו, יפן
נפח חצי קבוע רב סיבובים סוג אנכי 500 ואומגה;אקיזוקי דנשי צושו ושות', בע"מ3296W-1-501LFטוקיו, יפן
מודול OLEDAkihabara Inc.M096P4Wטוקיו, יפן
פקק לחוץ (לתמיכה באלקטרודה)Tera Co., Ltd.רוחב 42 מ"מ ופי זמן; L 30?Ishikawa, יפן
פקק לחוץ (דיסק תחתון)Tera Co., Ltd.D 100 מ"מ ופעמים; T 0.5 מ"מ (20Φ)Ishikawa, יפן
פקק לחוץ (דיסק עליון)Tera Co., Ltd.D 100 מ"מ ופעמים; T 2.5 מ"מ (20Φ)Ishikawa, יפן
מקודד סיבובי עם מתג עם 2 צבעים LEDAkizuki Denshi Tsusho Co., Ltd.P-05772טוקיו, יפן
מחמם גומי סיליקוןThree High Co., Ltd.D 100 מ"מ ופעמים; T 2.5 מ"מ (20Φ)Kanagawa, יפן
מצעSeeed טכנולוגיה ושות', בע"מmh5.0שנזן, חיישן טמפרטורה בסין
Akizuki Denshi Tsusho Co., Ltd.NXFT15XH103FA2B050טוקיו, יפן
רגולטור DC / DC תלת-טרמינלי 3.3 VMarutsu Elec Co., Ltd.BR301טוקיו, יפן
זרוע גמישה אוניברסליתBanggood Technology Co., Ltd.YP-003-2הונג קונג, סין
כבל USB USB-A - MicroUSBAkizuki Denshi Tsusho Co., Ltd.כבל USB A-מיקרובטוקיו, יפן
וידאו CaneraSony CorporationHDR-CX590טוקיו, יפן

מקורות

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

הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.

הדפסות חוזרות והרשאות

בקש הרשאה לשימוש חוזר בטקסט או באיורים של מאמר JoVE זה

בקש הרשאה

תגיות

Wi Fi

מאמרים קשורים