温度制御機能を用いた垂直観察用顕微鏡ステージの製造

この装置は重力の影響および目的のサンプルに働くの観察を可能にする縦の顕微鏡段階にサンプルを固定するために使用することができる。この装置をステージに取り付けると、垂直フレーム内のサンプルダイナミクスを観察することができ、温度依存性のサンプル挙動の観察が可能です。アルミニウムプレートを製造するには、レーザー加工機を使用して、前面プレートとして使用する2ミリメートルのアルミニウム板で150 x 200の中央に101ミリメートルの穴をカットします。

プレートの外側の周囲の8点に爪を作成して、2つのゴムバンドをプレートの長さまたは幅に貼り付けます。次に、150×200の中央に130ミリメートルの穴を5ミリメートルのアルミニウムプレートとして使用し、プレートの長さまたは幅を横切って2つのゴムバンドを配置できるように8ノッチを作ります。その後、150~200の中心に130ミリメートルの穴を中下板として使用する4ミリメートルのアルミニウム板で切り、ベースプレートとして使用する150倍の100倍のアルミニウム板の中心に30ミリメートルの穴を200で200で1.5ミリメートルのアルミニウム板に切ります。

台座を作製するには、直径100ミリメートル、厚さ3ミリメートルのアルミニウム板の中央に30ミリメートルの穴を切り、プレートの片側に幅42ミリメートル×30ミリメートルのノッチを作ります。その後、直径100ミリメートル、厚さ4ミリメートルのアルミニウム板の中央に30ミリメートルの穴をカットし、プレートの中心から3ミリメートルの穴を25ミリメートルドリルし、互いに120度間隔をあけます。プレスドコルクディスクの製造には、ウォータージェット切断機を使用して、直径100ミリメートル、厚さ2ミリメートルのプレスコルクディスクの中央に20ミリメートルの穴を切断し、深さ30ミリメートルの42ミリメートル幅と4ミリメートル幅の1つをディスクの両側に5ミリメートルの深さノッチにします。

次に、直径100ミリメートル、厚さ1ミリメートルのプレスドコルクディスクの中央に20ミリメートルの穴をカットし、1つの42ミリメートル幅30ミリメートルの深さ、1つの4ミリメートル幅を40ミリメートルの深さで40ミリメートルの深さのノッチをディスクの両側に40ミリメートルのノッチにします。その後、直径100ミリメートルのディスクから深さ30ミリメートルの押しコルクプレートで幅42ミリメートルをカットします。シリコーンゴムヒーターを製造するには、直径100ミリメートル、厚さ2.5ミリメートルのシリコーンゴムディスクの中央に20ミリメートルの穴を、ニクロムワイヤーを内蔵して切断します。

次に、製作された部品を実演に合わせて積み重ね、必要に応じて適切な部分をネジまたは接着剤で固定します。専用ケーブルを使用して、コントローラケースのゴムヒーターとヒーターを組み込んで顕微鏡ステージをシステムに接続し、コントローラを使用してWi-Fi信号を装備し、ゴムヒーターの電流を制御します。システムを構築した後、コントローラケースのセンサー端子にサーミスタワイヤを接続し、サーミスタで測定した温度信号を受信します。

コントローラのノブを使用して、設定温度を変更します。次に、測定時の温度、温度、および時間情報をコントローラからインターネット経由でサーバーに転送します。サンプルを分析するには、サンプルを地面に垂直に顕微鏡ステージに置き、4本の長さ爪を使用して2つのゴムバンドでサンプルを固定します。

コントローラを使用して温度を摂氏40度に設定し、ディスプレイの温度を確認します。次に、ノブを押して温度調節を開始します。青色のLEDが点灯し、熱供給の開始を示します。

これらの図では、ゴムヒーターの代表的な温度分布が示されている。ゴムヒーターの表面温度は各温度で均一であった。ここで、温度変化を設定する測定温度の応答性の例が示されている。

オレンジ色の線は設定温度を示し、青い線はサンプル温度の変化を示します。機器が正しく組み立てられると、設定変更に対する測定値のオーバーシュートは通常小さく、追跡は迅速です。今回の実験では、温度依存的なダイアトムの垂直運動を記録し、珪藻の垂直運動の軌跡を検出することができました。

その後、熱対流が珪藻細胞の垂直浮遊現象に及ぼす影響を直接観察することによって可視化することができる。センサーがサンプルから外れた場合、またはマイクロコントローラが正常に動作しない場合は、ヒーターの電流がマイクロコントローラから遮断されているかどうかを確認します。この方法を用い、水中の生物の垂直移動に対する温度変化の影響が観察できる。

顕微鏡に取り付ける段階の部分の構造が複雑であるため、今後の研究はその構造の単純化に取り組む。室温よりも低いサンプルを冷却するには、将来の作業にも考慮されている複雑な冷却装置が必要です。