Name: 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 (動画) | JoVE Journal
Uploaded: 2019-07-31T14:00:00.000+00:00
Duration: 6 min 21 s
Description: 学ぶ温度制御機能付き垂直顕微鏡ステージの製作方法。アルミニウム板をレーザー加工し、サンプル容器を垂直に固定して重力と温度の影響下での動態観察を可能にする。神経科学や生物学研究に応用できる。

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<li>Edgar, L. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Diatom+Locomotion%5BTitle%5D)+AND+%22Computer-Assisted+Analysis+of+Cine+Film+British+Phycological+Journal%22%5BJournal%5D)">Diatom Locomotion.</a> Computer-Assisted Analysis of Cine Film British Phycological Journal. 14, 83-101 (1979).</li>
<li>Iversen, M. H., Ploug, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Temperature+effects+on+carbon-specific+respiration+rate+and+sinking+velocity+of+diatom+aggregates+-+potential+implications+for+deep+ocean+export+processes%5BTitle%5D)+AND+%22Biogeosciences%22%5BJournal%5D)">Temperature effects on carbon-specific respiration rate and sinking velocity of diatom aggregates - potential implications for deep ocean export processes.</a> Biogeosciences. 10, 4073-4085 (2013).</li>
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移動珪藻土細胞の軌道解析は、珪藻土運動性を評価するのに有用なアプローチである。しかし、通常の反転顕微鏡はサンプルを水平に観察しますが、重力や垂直方向の浮遊運動の影響の観測には適していません。ここで開発され、説明されている温度制御と垂直顕微鏡段階であり、90°によって回転された反転顕微鏡に取り付けられている。温度制御が付いているこの顕微鏡段階は珪藻土細胞の温度依存的な縦の動きの観察を可能にする。
プロトコル内の重要なステップは、コントローラ回路設計です。安全を確保するため、ブレーカ回路を実装。センサがサンプルから切断されたり、マイクロコントローラが正常に動作しない場合、ヒーターへの電流はマイクロコントローラとは異なる回路によって遮断されます。
制御システムは、ヒータの電流を制御するためにPIDシステムを採用しているので、PIDの最適なパラメータを見つける技術が必要です。従来の方法と比較して、Wi-Fi機能、サーバー上のデータ収集、温度設定機能により、遠隔操作・監視が可能です。顕微鏡に取り付けられたステージ部分の構造が複雑なため、...

光学顕微鏡は、レンズと可視光でサンプルの拡大を介して観察可能な詳細を増加させるために使用される技術です。光学顕微鏡では、光はサンプルに向けられ、その後、観察のための拡大レンズによって透過、反射、または蛍光光を捕捉されます。様々な用途や観察方法に対応するため、設計が異なる様々なタイプの顕微鏡をご用意しています。異なる設計には、上から観察するために下からサンプルを照らす直立顕微鏡と、下から観察するために上からサンプルを照らす反転顕微鏡が含まれます。直立した顕微鏡は最も一般的で広く使用されている設計である。反転顕微鏡は、容器の底部に付着した培養細胞など、上から近い距離でレンズを観察するためによく使用されます。多くの研究グループは、反転顕微鏡1、2、3、4、5、6、7を用いて広範囲の分野での観測を報告している。反転顕微鏡8、9、10、11、12、13の特徴を利用する多くの追加の装置はまた開発された.
現在、すべての従来の顕微鏡設計において、顕微鏡ステージは水平であるため、垂直面で動きを生み出すサンプルの観察には適していません(重力、浮力、運動などによる)。これらの観察を可能にするためには、顕微鏡の段階と光路を垂直に回転させる必要があります。垂直段階は、ガラススライドやペトリ皿などのサンプル容器をステージに垂直に取り付ける必要があります。これに対処するために、90°で傾いた横逆反転顕微鏡はすでに考案されている。しかし、テープやその他の接着剤でサンプルを取り付けることで、必要な長期的な不動は生じません。ここで説明する装置は、必要な安定性を達成できる装置である。この装置は縦の平面のサンプルの動きの時間の間の観察を可能にする。シリコンゴムヒーターの取り付けにより、温度変動が試料挙動に及ぼす影響を観察することも可能になりました。温度データはWi-Fiでインターネットサーバーに転送され、温度設定やログ監視はPCやスマートフォンから遠隔操作できます。我々の知るところでは、90°傾いた横方向に傾いた顕微鏡に取り付けられた段階は、これまでの研究ではまだ報告されていない。
顕微鏡段階は3つのアルミニウム版から成っている。中央のアルミニウム版はステージに付す下部アルミニウム版に取付けられる。温度センサを含むシリコーンゴムは、中央と上部のアルミニウム板の間に取り付けられています。ゴムバンドは、サンプルを接着するために使用されます。上部アルミ板の左右4点に爪を取り付け、ゴムバンドを固定します。温度レギュレータの制御回路は、シリコーンゴムに埋め込まれた温度センサから信号を受信し、パルス幅変調(PWM)方式で電力を調節します。温度は1°C単位で50°Cに徐々に増加させることができる。この装置は縦のサンプル動きが温度に依存するかもしれない適用にとって有用である。
このレポートは、珪藻土の浮遊現象に対する温度影響の例を示す。珪藻土観測研究の例として、細胞クラスターの堆積速度の測定、運動解析、超微細構造研究などが14、15、16、17件報告されている。,18歳,19歳,20歳,21歳,22歳,23.光合成生物と水に浮かぶ珪藻の比重は水の比重よりもわずかに高いので、沈む傾向があります。ただし、わずかな対流が発生している場合は上昇します。この現象を研究するために、ガラススライドを顕微鏡ステージに垂直に貼り付け、温度上昇が珪藻土垂直運動に及ぼす影響を観察する。

<table><tbody><tr><td>ACアダプタ 12V2A</td><td>秋月電子通商株式会社</td><td>AD-D120P200</td><td>東京</td></tr><tr><td>ADS1015 基板</td><td>秋月電子通商株式会社</td><td>adafruit PRODUCT ID: 1083</td><td>東京都</td></tr>千代田区 <tr><td>アルミプレート(裏面プレート)</td><td>株式会社イノバル</td><td>幅150mm&倍;L 200?&times;T 1.5mm</td><td>岐阜県</td></tr><tr><td>アルミ板(フロントプレート)</td><td>株式会社イノバル</td><td>幅150mm&倍;L 200?&times;T 2mm</td><td>岐阜県</td></tr><tr><td>アルミ板(中下板)</td><td>株式会社イノバル</td><td>幅150mm&倍;L 200?&times;T 4mm</td><td>岐阜県</td></tr><tr><td>アルミ板(中上板)</td><td>株式会社イノバル</td><td>幅150mm&倍;L 200?&times;T 5mm</td><td>岐阜県</td></tr><tr><td>アルミ台座 (下板)</td><td>株式会社イノバル</td><td>D 100mm&times;T 3mm (30&Phi;)</td><td>岐阜県, 日本</td></tr><tr><td>アルミ台座(アッパープレート)</td><td>株式会社イノバル</td><td>D 100mm&times;T 3mm (30&Phi;)</td><td>岐阜県, 日本</td></tr><tr><td>大胆な改質基礎淡水養液</td><td>Sigma-Aldrich Co. LLC</td><td>B5282-500ML</td><td>米国セントルイス</td></tr><tr><td>コントローラーケース</td><td>Marutsu Elec Co., Ltd.</td><td>pff-13-3-9</td><td>東京</td></tr><tr><td>CPU 秋</td><td>月電子通商株式会社</td><td>ESP-WROOM-02D</td><td></td></tr><tr><td>倒立顕微鏡</td><td>オリンパス株式会社</td><td>CKX 53</td><td>東京</td></tr><tr><td>低温硬化型エポキシ樹脂接着剤</td><td>株式会社スリーボンド</td><td>TB2086M</td><td>東京、日本</td></tr><tr><td>マルチターン半固定ボリューム 縦型500 & オメガ;</td><td>秋月電子通商(株) Akizuki Denshi Tsusho Co., Ltd.</td><td>3296W-1-501LF</td><td>東京</td></tr><tr><td>OLEDモジュール</td><td>秋葉原</td><td>M096P4W</td><td>東京都</td></tr><tr><td>プレスコルク(支持電極用)</td><td>株式会社テラ</td><td>幅42mm&倍;L 30?</td><td>石川県, 日本</td></tr><tr><td>プレスコルク(下ディスク)</td><td>株式会社テラ</td><td>D 100mm&times;T 0.5mm (20&Phi;)</td><td>石川県, 日本</td></tr><tr><td>プレスコルク(アッパーディスク)</td><td>株式会社テラ</td><td>D 100mm&times;T 2.5mm (20&Phi;)</td><td>石川県, 日本</td></tr><tr><td>2色LEDスイッチ付ロータリエンコーダ</td><td>秋月電子通商</td><td>P-05772</td><td>東京都</td></tr>千代田区 <tr><td>シリコーンゴムヒーター</td><td>スリーハイ株式会社</td><td>D 100mm&times;T 2.5mm (20&Phi;)</td><td>神奈川県, 日本</td></tr><tr><td>Substrate</td><td>Seeed Technology Co., Ltd. (サブストレート・シード・テクノロジー)</td><td>mh5.0</td><td>中国・深セン</td></tr><tr><td>温度センサー</td><td>秋月電子通商(株)</td><td>NXFT15XH103FA2B050</td><td>東京</td></tr><tr><td>3端子DC/DCレギュレータ 3.3V</td><td>マルツエレック株式会社</td><td>BR301</td><td>東京</td></tr><tr><td>ユニバーサルフレキシブルアーム</td><td>Banggood Technology Co., Ltd.</td><td>YP-003-2</td><td>中国・香港</td></tr><tr><td>USBケーブル USB-A - MicroUSB</td><td>秋月電子通商株式会社</td><td>USBケーブル A-MICROB</td><td>東京</td></tr><tr><td>ビデオカネラ</td><td>ソニー株式会社</td><td>HDR-CX590</td><td>東京</td></tr></tbody></table>

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

Fabrication of Microscope Stage for Vertical Observation with Temperature Control Function

サンプルは通常、顕微鏡観察のために水平顕微鏡ステージに置かれます。しかし、試料に対する重力の影響を観察したり、浮遊挙動を研究したりするためには、顕微鏡ステージを垂直にする必要がある。これを達成するために、90°によって傾いた横逆反転顕微鏡が考案された。この顕微鏡でサンプルを観察するには、ペトリ皿やガラススライドなどのサンプル容器を垂直にステージに固定する必要があります。縦型顕微鏡ステージ上でサンプル容器を固定できる装置を開発し、ここに記載する。ステージへのこの装置の付属品は縦の平面のサンプルダイナミクスの観察を可能にする。シリコーンゴムヒーターを使用して温度を調節する機能はまた温度依存的なサンプルの行動の観察を可能にする。さらに、温度データはインターネットサーバーに転送されます。温度設定やログ監視は、PCやスマートフォンからリモートで制御することができます。

図2はゴムヒーターの温度分布を示す。ゴムヒーターの表面温度は、各温度で均一であった。図3は、温度変化を設定するための測定温度の応答性を示す。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。設定変更に対する測定値のオーバーシュートは小さく、トラッキングが速いです。
珪藻土細胞は、この装置の使用の具体的な例を提供するために観察された。移動珪藻土細胞の軌道解析は、珪藻土細胞の運動性を評価するのに有用なアプローチである。しかし、通常の反転顕微鏡は試料を水平に観察するが、重力や浮動の影響を垂直方向に観察するには適していない。
この実験では、温度コントローラを用いた顕微鏡ステージを90°回転させた反転顕微...

ここで提示される、サンプル容器を縦の顕微鏡に取付けることを可能にする温度制御された顕微鏡段階を使用するプロトコルである。

Samples are usually placed onto a horizontal microscope stage for microscopic observation. However, to observe the influence of gravity on a sample or ...

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。

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Research

JoVE Journal

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工学

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