Artykuł metodologiczny

Wykonanie stolika mikroskopowego do obserwacji pionowej z funkcją kontroli temperatury

DOI:

10.3791/59799

⸱

31 lipca 2019

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

W tym artykule

Podsumowanie

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

Prezentowany tutaj jest protokół wykorzystujący stolik mikroskopowy o kontrolowanej temperaturze, który pozwala na zamontowanie pojemnika na próbkę na mikroskopie pionowym.

Streszczenie

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

Próbki są zazwyczaj umieszczane na poziomym stoliku mikroskopu do obserwacji mikroskopowej. Jednak, aby zaobserwować wpływ grawitacji na próbkę lub zbadać zachowanie na powierzchni, konieczne jest ustawienie stolika mikroskopu w pionie. W tym celu opracowano odwrócony mikroskop nachylony na boki pod kątem 90°. Aby obserwować próbki za pomocą tego mikroskopu, pojemniki na próbki, takie jak szalki Petriego lub szkiełka podstawowe, muszą być przymocowane do stolika pionowo. Opracowano urządzenie, które może zabezpieczyć pojemniki na próbki na miejscu na pionowym stoliku mikroskopu, które opisano tutaj. Przymocowanie tego urządzenia do stolika pozwala na obserwację dynamiki próbki w płaszczyźnie pionowej. Możliwość regulacji temperatury za pomocą grzałki z gumy silikonowej pozwala również na obserwację zachowań próbek w zależności od temperatury. Ponadto dane dotyczące temperatury są przesyłane na serwer internetowy. Ustawienia temperatury i monitorowanie dziennika można kontrolować zdalnie z komputera lub smartfona.

Wprowadzenie

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

Mikroskopia optyczna to technika stosowana do zwiększania obserwowalnych szczegółów poprzez powiększanie próbki za pomocą soczewek i światła widzialnego. W mikroskopii optycznej światło jest kierowane na próbkę, a następnie światło przechodzące, odbite lub fluorescencyjne jest przechwytywane przez soczewki powiększające w celu obserwacji. Dostępne są różne typy mikroskopów, które różnią się konstrukcją, aby dostosować się do różnych zastosowań i metod obserwacji. Różne konstrukcje obejmują mikroskop pionowy, który jest skonstruowany tak, aby oświetlać próbkę od dołu w celu obserwacji z góry, oraz mikroskop odwrócony, który oświetla próbkę od góry w celu obserwacji od dołu. Mikroskopy pionowe są najbardziej powszechną i szeroko stosowaną konstrukcją. Mikroskopy odwrócone są często używane do obserwacji próbek, które nie mogą pozwolić na zbliżenie soczewki do bliska od góry, takich jak hodowane komórki przylegające do dna pojemnika. Wiele grup badawczych zgłosiło obserwacje w szerokim zakresie dziedzin przy użyciu mikroskopów odwróconych1,2,3,4,5,6,7. Opracowano również wiele dodatkowych urządzeń, które wykorzystują funkcje mikroskopów odwróconych8,9,10,11,12,13.

Obecnie, we wszystkich konwencjonalnych konstrukcjach mikroskopów, stolik mikroskopu jest poziomy i dlatego nie nadaje się do obserwacji próbek wytwarzających ruch w płaszczyźnie pionowej (ze względu na grawitację, wyporność, ruch itp.). Aby te obserwacje były możliwe, stolik mikroskopu i ścieżka światła muszą być obrócone do pionu. Stolik pionowy jest wymagany do pionowego montażu szkiełek lub pojemników na próbki, takich jak szalki Petriego, do stolika. Aby temu zaradzić, opracowano już odwrócony na boki mikroskop nachylony o 90°. Jednak mocowanie próbek za pomocą taśmy lub innych klejów nie zapewnia niezbędnego długotrwałego unieruchomienia. Opisane tutaj jest urządzenie, które może osiągnąć niezbędną stabilność. Urządzenie to umożliwia obserwację w czasie ruchu próbki w płaszczyźnie pionowej. Zamontowanie grzałki z kauczuku silikonowego umożliwiło również obserwację wpływu zmian temperatury na zachowanie próbki. Dane dotyczące temperatury są przesyłane na serwer internetowy przez Wi-Fi, a ustawieniami temperatury i monitorowaniem dziennika można sterować zdalnie z komputera lub smartfona. O ile nam wiadomo, stolik przymocowany do mikroskopu nachylonego na bok nachylonego o 90° nie został jeszcze opisany w poprzednich badaniach.

Stolik mikroskopu składa się z trzech aluminiowych płytek. Środkowa płyta aluminiowa jest zamontowana do dolnej płyty aluminiowej, która mocuje się do sceny. Guma silikonowa zawierająca czujnik temperatury jest przymocowana między środkową i górną aluminiową płytą. Do mocowania próbki stosuje się gumki. Pazury są przymocowane w lewym i prawym czterech punktach górnej aluminiowej płyty, aby zabezpieczyć gumki. Obwód sterujący regulatora temperatury odbiera sygnał z czujnika temperatury osadzonego w gumie silikonowej i moduluje moc elektryczną metodą modulacji szerokości impulsu (PWM). Temperaturę można stopniowo zwiększać do 50 °C w krokach co 1 °C. To urządzenie jest przydatne w zastosowaniach, w których pionowe ruchy próbki mogą być zależne od temperatury.

Ten raport zawiera przykłady wpływu temperatury na zjawisko pływania okrzemek. Jako przykłady badań obserwacji okrzemek podano pomiary prędkości sedymentacji klastrów komórkowych, analizy ruchu, badania ultradrobnych struktur itp.14,15,16,17,18,19,20,21, 22,23. Ciężar właściwy okrzemek unoszących się w wodzie z organizmami fotosyntetyzującymi jest nieco wyższy niż wody, więc mają one tendencję do tonięcia; Jednak wzrosną, jeśli wystąpi nawet niewielka konwekcja. Aby zbadać to zjawisko, szklane szkiełko jest umieszczane pionowo na stoliku mikroskopu i obserwuje się wpływ wzrostu temperatury na pionowy ruch okrzemek.

Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.

Protokół

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

1. Projektowanie

  1. Produkcja płyt aluminiowych
    1. Wytnij otwór o średnicy 101 mm w środku aluminiowej płyty o wymiarach 150 mm x 200 mm x 2 mm, który będzie używany jako płyta czołowa za pomocą maszyny do obróbki laserowej. Obrabiać pazury w ośmiu punktach, aby przymocować dwie gumki na całej długości lub dwie na całej szerokości tej płytki (patrz rysunek uzupełniający 1A i rysunek uzupełniający 2A).
    2. Wytnij otwór o średnicy 130 mm w środku innej aluminiowej płyty o wymiarach 150 mm x 200 mm x 5 mm, która ma być używana jako środkowa górna płyta za pomocą maszyny do obróbki laserowej. Obrobić osiem nacięć do mocowania gumek w dwóch punktach na całej długości lub dwóch na szerokości tej płyty (patrz rysunek uzupełniający 1B i rysunek uzupełniający 2B).
    3. Wyciąć otwór o średnicy 130 mm w środku aluminiowej płyty o wymiarach 150 mm x 200 mm x 4 mm, który ma być użyty jako środkowa dolna płyta za pomocą maszyny do obróbki laserowej (patrz rysunek uzupełniający 1C i rysunek uzupełniający 2C).
    4. Wytnij otwór o średnicy 30 mm w środku aluminiowej płyty o wymiarach 150 mm x 200 mm x 1.5 mm, która ma być używana jako płyta podstawy (patrz rysunek uzupełniający 1D i rysunek uzupełniający 2D).
  2. Wykonanie dwóch aluminiowych cokołów
    1. Wyciąć otwór o średnicy 30 mm w środku płyty aluminiowej (średnica 100 mm, grubość 3 mm) i wykonać z jednej strony nacięcie o wymiarach 42 mm szerokości x 30 mm głębokości (patrz rysunek uzupełniający 3A).
    2. Wytnij otwór o średnicy 30 mm w środku płyty aluminiowej (średnica 100 mm, grubość 4 mm) i wywierć trzy otwory 3 mm znajdujące się 25 mm od środka, w odstępach 120° od siebie (patrz rysunek uzupełniający 3B).
  3. Wykonanie trzech tłoczonych krążków korkowych
    1. Wytnij otwór o średnicy 20 mm w środku tłoczonej tarczy korkowej (średnica 100 mm, grubość 2 mm) za pomocą maszyny do cięcia strumieniem wody. Wykonać jedno cięcie o szerokości 42 mm x głębokości 30 mm, a następnie jedno cięcie o szerokości 4 mm x głębokości 5 mm (patrz rysunek uzupełniający 4A).
    2. Wyciąć otwór 20 mm w środku tłoczonej tarczy korkowej o wymiarach 100 mm średnicy, grubości 1 mm za pomocą maszyny do cięcia strumieniem wody. Wykonać cięcie o szerokości 42 mm x głębokości 30 mm, nacięcie o szerokości 4 mm x głębokości 40 mm (patrz rysunek uzupełniający 4B).
    3. Wytnij sprasowaną płytkę korkową z krążka o średnicy 100 mm o szerokości 42 mm i głębokości 30 mm. Wymagane są dwa arkusze o grubości 1 mm i jeden arkusz o grubości 2 mm (patrz rysunek uzupełniający 4C).
  4. Produkcja grzejnika z gumy silikonowej
    1. Zbuduj grzałkę za pomocą tarczy o średnicy 100 mm z gumy silikonowej o grubości 2.5 mm z wbudowanym drutem Nichrome i wytnij otwór o średnicy 20 mm w środku tarczy (patrz rysunek uzupełniający 5).
  5. Zmontuj części opisane w krokach 1.1–1.4, układając je w stos, jak pokazano na rysunku uzupełniającym 6.
  6. Aby skonstruować stolik mikroskopowy, zapoznaj się z rysunkiem uzupełniającym 6, Przekrój stolika mikroskopu. Napraw figure-protocol-1 i figure-protocol-2, a następnie figure-protocol-3 i figure-protocol-4 za pomocą. Napraw figure-protocol-5 i figure-protocol-6 za pomocą. Napraw figure-protocol-7 i figure-protocol-8, figure-protocol-9 oraz figure-protocol-10, figure-protocol-11 i figure-protocol-12, figure-protocol-13 i figure-protocol-14, oraz figure-protocol-15 i figure-protocol-16 z klejem.

2. Zarys projektu sprzętu

  1. Przygotuj "obwód zasilania i programowania", jak pokazano na rysunku uzupełniającym 7. Dostarczyć 12 V DC do sterownika grzałki z zacisku J4 podłączonego do zasilacza sieciowego. Zmniejsz napięcie z 12 V DC do 3,3 V DC dla zasilania obwodu za pomocą regulatora, ponieważ napięcie zasilania procesora wynosi 3,3 V DC.
    UWAGA: USB 1 to złącze dla sygnału 5 V DC i szeregowego komputera deweloperskiego. Chociaż 5 V DC nie jest niezbędne, jest używane jako źródło zasilania do programowania procesora. Jest to również przekształcane przez regulator na 3,3 V DC. J1 jest zaciskiem sygnału sterującego w czasie programowania. Obwód ten jest umieszczony w obudowie sterownika pokazanej na rysunku uzupełniającym 8.
  2. Przygotować "obwód sterujący grzałki", jak pokazano na rysunku uzupełniającym 7. Przełącz na 12 V DC z Q5 (kanał P MOS FET) i dostarcz go do grzejnika. Q5 to element przełączający, który steruje napięciem 12 V DC z PWM w celu regulacji ilości mocy dostarczanej do grzałki.
    UWAGA: Obwód zawiera diodę LED, która wizualnie potwierdza, że voltage jest dostarczany do grzejnika. Ten sygnał sterujący (HEATER_C) jest sygnałem PWM z procesora. Gdy sygnał przegrzania zostanie wykryty przez obwód zabezpieczający, sygnał BREAKER przełącza się na NISKI, a działanie MOS-FET zostaje zatrzymane. Obwód ten jest umieszczony w obudowie sterownika pokazanej na rysunku uzupełniającym 8.
  3. Przygotować "obwód złącza dla nagrzewnicy", jak pokazano na rysunku uzupełniającym 7. Zainstaluj złącze USB do połączenia z sekcją grzałki.
    UWAGA: Ten obwód jest umieszczony w obudowie sterownika pokazanej na rysunku uzupełniającym 8.
  4. Przygotuj "obwód złącza czujnika temperatury", jak pokazano na rysunku uzupełniającym 7. Zamontuj złącze (gniazdo Euroblock 2P) do podłączenia czujnika temperatury.
    UWAGA: Ten obwód jest umieszczony w obudowie sterownika pokazanej na rysunku uzupełniającym 8.
  5. W przypadku "przetwornika analogowo-cyfrowego", jak pokazano na rysunku uzupełniającym 7, należy użyć ADS 1015 jako urządzenia do konwersji AD.
    UWAGA: Urządzenie konwertujące AD konwertuje wartości czujnika temperatury i czujnika wykrywania przegrzania z napięcia na wartości cyfrowe. Jest to 12-bitowe urządzenie konwersyjne AD multipleksera i jest podłączone do procesora za pomocą interfejsu I2C. Obwód ten jest umieszczony w obudowie sterownika pokazanej na rysunku uzupełniającym 8.
  6. Wykonaj "obwód ochronny", jak pokazano na rysunku uzupełniającym 7, podłączając sygnał czujnika wykrywania przegrzania (OHS) do wejścia odwracającego wzmacniacza OP. Porównaj ten sygnał z napięciem rezystora trymera podłączonego do wejścia nieodwracającego.
    1. Upewnij się, że gdy voltage stanie się niższe niż voltage rezystora trymera, wyjście OP amplifier przejdzie w HIGH, podłączony tranzystor NPN Q2 włączy się, a sygnał BREAKER stanie się NISKI.
    2. Upewnij się, że w tym samym czasie Q4 włącza się i świeci się dioda LED podłączonego wskaźnika przegrzania D6.
      UWAGA: Ten obwód jest umieszczony w obudowie sterownika pokazanej na rysunku uzupełniającym 8.
  7. W przypadku "sekcji wyświetlania", jak pokazano na rysunku uzupełniającym 7, użyj 192 x 64 punktów dla OLED. Połącz się z procesorem za pomocą interfejsu I2C.
    1. Zresetuj OLED, oddzielając GND OLED sygnałem procesora IO0 za pomocą tranzystora NPN Q1 podłączonego do GND OLED.
      UWAGA: Ten wyświetlacz OLED wyświetla różne rodzaje informacji. Obwód ten jest umieszczony w obudowie sterownika pokazanej na rysunku uzupełniającym 8.
  8. W przypadku "Enkoder LED i obrotowy z przełącznikiem wciskanym" na rysunku uzupełniającym 7 należy zamontować enkoder obrotowy za pomocą lutu, który działa jako przełącznik wciskany i zawiera dwie diody LED.
    1. Podłącz jedną diodę LED do VCC, aby używać jej jako diody LED zasilania. Drugi jest podłączony do procesora w celu wykorzystania jako wskaźnik podczas pracy grzałki.
    2. Użyj styku przełącznika wciskanego dla grzałki START/STOP, która jest podłączona do procesora. Podłącz wyjścia A i B enkodera obrotowego do wejścia IO ustawionego w przerwaniu procesora.
      UWAGA: Ten obwód jest umieszczony w obudowie sterownika pokazanej na rysunku uzupełniającym 8.
  9. W przypadku procesora przedstawionego na rysunku uzupełniającym 7 należy użyć procesora WROOM - 02D.
    1. Wyjście z IO12, IO13 do "jednostki wyświetlacza", ponieważ interfejs wyświetlacza jest w standardzie I2C. Podłącz IO0 do "jednostki wyświetlacza" i zresetuj OLED.
    2. Podłącz IO15 do "jednostki sterującej grzałką" i steruj mocą dostarczaną do grzałki za pomocą wyjścia PWM.
    3. Podłącz IO2 do "LED i enkoder obrotowy z przełącznikiem wciskanym" i zapal diodę START. Podłącz IO4 i IO14 do "LED i enkodera obrotowego z przełącznikiem wciskanym" i odbieraj sygnały (REA i REB) z enkodera obrotowego, aby określić ustawioną temperaturę. Podłącz IO5 do "LED i enkoder obrotowy z przełącznikiem wciskanym" i uruchom/zatrzymaj grzałkę.

3. Zarys projektu oprogramowania

  1. Użyj Arduino CORE dla WROOM - 02D dla procesora jako kontrolera dla tego systemu.
    UWAGA: Jako urządzenia wejściowe używany jest przełącznik start/stop, enkoder obrotowy, czujnik temperatury (termistor). Jako urządzenia wyjściowe stosuje się diodę LED, wyświetlacz znakowy (OLED) i grzałkę. Urządzenie komunikacyjne korzysta z Wi-Fi.
  2. Zarys operacji
    1. Wykryj działanie enkodera obrotowego, jak pokazano na diodzie LED i enkoderze obrotowym, za pomocą przełącznika wciskanego na rysunku uzupełniającym 7, zapisz ją jako ustawioną temperaturę i wyświetl na wyświetlaczu OLED. Ustawić zacisk wejściowy procesora, do którego podłączone są zaciski fazowe REA i REB, jako zacisk wejściowy przerwania i przetwarzać obrót (do przodu i do tyłu) enkodera obrotowego przez przerwanie. Ustaw go na +1 dla obrotu do przodu i -1 dla obrotu do tyłu. Zapisz ustawioną temperaturę do zmiennej globalnej i użyj jej do regulacji temperatury grzałki. W tym samym czasie zaktualizuj ustawiony wyświetlacz temperatury OLED.
    2. Zidentyfikuj start i stop za pomocą procesora IO 5 za pomocą przełącznika start/stop (SW-S), jak pokazano na procesorze na rysunku uzupełniającym 7. Stan przełącznika start/stop to proces przerwania czasowego co 50 ms.
      UWAGA: Ponieważ przełącznik jest przełącznikiem chwilowym, odwraca stan start/stop po naciśnięciu i zwolnieniu. Ten stan jest przechowywany w zmiennej globalnej.
    3. Użyj termistora do czujnika temperatury. Odczytaj zmierzone wartości z sample czujnik (patrz "obwód złącza do podłączenia grzałki" na rysunku uzupełniającym 7) do procesora za konwerterem A/C (patrz "Przetwornik A/C" na rysunku uzupełniającym 7). Doprowadź prąd do grzejnika, włączając port IO15 w "CPU" na rysunku uzupełniającym 7.
      UWAGA: Istnieją dwa rodzaje czujników temperatury. Jeden służy do pomiaru temperatury próbki i kontrolowania grzałki na ustawionej temperaturze, a drugi jest przymocowany do grzejnika i służy do zapobiegania przegrzaniu. Podłącz termistor do 3,3 V za pomocą rezystora i zapisz zmianę rezystancji jako zmianę napięcia. Usuń szum metodą średniej ruchomej.
    4. Użyj termistora do czujnika temperatury zapobiegającego temperaturze. Wykrywanie przegrzania odbywa się za pomocą termistora (R2) ("obwód złącza do podłączenia grzałki" na rysunku uzupełniającym 7), a po przekroczeniu ustawionej wartości prąd grzałki jest odcinany ("obwód ochronny" na rysunku uzupełniającym 7).
      UWAGA: Ten czujnik jest wbudowany w obwód, a nie przez procesor. Czujnik ten jest niezależny od procesora i porównywany z wartością rezystancji ustawioną przez trymer rezystorowy przez wzmacniacz różnicowy w sposób analogowy. Gdy wykryje, że temperatura przekroczyła ustawioną wartość, interweniuje w przełączniku FET, który steruje prądem do grzałki i na siłę zatrzymuje dopływ prądu. Ma to na celu zapobieżenie przekroczeniu przez temperaturę grzałki określonego poziomu nawet w sytuacji, gdy procesor nie działa poprawnie.
    5. Włącz diodę LED w "LED i enkoder obrotowy z przełącznikiem wciskanym" na rysunku uzupełniającym 7 przy procesorze (w "CPU" na rysunku uzupełniającym 7), gdy urządzenie pracuje.
    6. Wyświetl ustawioną temperaturę i zmierzoną wartość na OLED w "sekcji wyświetlania" na rysunku uzupełniającym 7 przez procesor (w "CPU" na rysunku uzupełniającym 7).
    7. Steruj przełącznikiem FET w "obwodzie sterowania grzałką" na rysunku uzupełniającym 7 z PWM z procesora, aby sterować grzałką.
    8. Sterowanie grzałką za pomocą PID, na podstawie zmierzonych temperatur uzyskanych przez czujnik temperatury. Użyj biblioteki pid_v1.h Arduino do przetwarzania PID.
      UWAGA: Procesor kalibruje czas, komunikuje się z serwerem, przesyła dane i odbiera instrukcje z serwera. Gdy temperatura czujnika przekroczy ustawioną temperaturę, prąd do grzałki jest ustawiany na 0, a przeregulowanie jest tłumione.
    9. Użyj wbudowanej funkcji połączenia Wi-Fi procesora i połącz się z Internetem. Przesyłaj ustawioną temperaturę, temperaturę grzałki itp. do wyznaczonego serwera przez Wi-Fi.

4. Konfiguracja systemu

  1. Zbuduj system zgodnie z rysunkiem uzupełniającym 9.
  2. Wyposaż się w Wi-Fi w kontroler.
  3. Użyj termistora jako czujnika do pomiaru temperatury. Podłącz przewód termistora do zacisku "SENSOR" na obudowie sterownika. Odbierz sygnał temperatury mierzony przez termistor.
  4. Podłącz stolik mikroskopowy zawierający gumową grzałkę i "GRZAŁKĘ" obudowy sterownika za pomocą dedykowanego. Kontroluj prąd do gumowej grzałki.
  5. Zmień ustawioną temperaturę za pomocą pokrętła na sterowniku.
    UWAGA: Monitorowanie dziennika temperatury, ustawienie temperatury może być obsługiwane zdalnie z komputera lub smartfona.
  6. Przesyłaj informacje o zmierzonej temperaturze, ustawionej temperaturze i czasie pomiaru ze sterownika do serwera przez Internet. Czas cyklu pomiaru danych wynosi 5 s, a czas cyklu przesyłania danych do serwera wynosi 1 min.
  7. Uzyskuj dostęp do serwera od strony sterownika w regularnych odstępach czasu i przesyłaj dane pomiarowe przechowywane w procesorze sterownika do serwera w celu analizy i tworzenia wykresów.
  8. Zapoznaj się z materiałami dodatkowymi, aby dowiedzieć się, jak obsługiwać serwer.

5. Konstrukcja odwróconego mikroskopu z boku

  1. Zamocuj dwie aluminiowe płyty o grubości 15 mm w pionie za pomocą, aby utworzyć podstawowe mocowanie.
  2. Przymocuj przyrząd (w jednym miejscu) do poziomej części uchwytu podstawy.
  3. Umieść część stolika mikroskopu pionowo, przymocuj przyrządy (w dwóch miejscach) do pionowej części podstawy i przymocuj spód mikroskopu do podstawy.
  4. Zamocuj stolik mikroskopu za pomocą.

6. Metoda działania

UWAGA: Tutaj użyta próbka jest mieszaniną płynnego podłoża hodowlanego Bold Modified Basal Freshwater Nutrient Solution, metakrzemianu sodu, witamin i sterylnej wody. 800 μL tej próbki rozcieńcza się w 10 ml pożywki słodkowodnej.

  1. Metoda obserwacji
    1. Wstrzyknąć 1 000 μl przygotowanej próbki do samodzielnie wykonanej szklanej komory.
      UWAGA: Samodzielnie wykonana szklana komora układa równolegle dwie szklanki przesuwne i mocuje je za pomocą kleju. Normalna szalka Petriego ma dużą grubość, a komórki uciekają w kierunku głębokości w komorze, co utrudnia obserwację pod mikroskopem. Aby temu zapobiec, wykonana jest komora o małym kierunku głębokości, co pozwala zapobiec ucieczce komórek w kierunku głębokości w komorze. Klej z żywicy epoksydowej utwardzany w niskiej temperaturze służy do łączenia wokół szkła, aby zapobiec wypadaniu próbki z komory.
    2. Podłącz oddzielnie przygotowaną kamerę wideo do mikroskopu. Podłącz kamerę wideo za pomocą dedykowanego adaptera obiektywu mikroskopu i zrób zdjęcie próbki.
    3. Użyj mikroskopu z okularem 10x i obiektywem 200x.
    4. Przymocuj pionowy stolik mikroskopu do mikroskopu w czterech miejscach za pomocą 4 mm.
      UWAGA: Patrz rysunek uzupełniający 1A i rysunek uzupełniający 2A, aby zapoznać się z rysunkami projektowymi płyt aluminiowych. W tym eksperymencie użyto mikroskopu odwróconego. Został on przechylony o 90°, a wykonany stolik mikroskopowy został przymocowany za pomocą. Patrz rysunek 1.
    5. Zabezpiecz próbkę dwiema gumkami za pomocą czterech pazurów wykonanych wzdłuż. Umieść próbkę na stoliku mikroskopu prostopadle do powierzchni gruntu.
    6. Ustaw temperaturę na 40 °C za pomocą sterownika pokazanego na rysunku uzupełniającym 8. Przekręć pokrętło regulatora, aby ustawić temperaturę. Sprawdź ustawioną temperaturę na wyświetlaczu. Naciśnij pokrętło, aby rozpocząć kontrolę temperatury, a niebieska dioda LED zaświeci się. Naciśnij ponownie pokrętło, aby wyłączyć diodę LED i zatrzymać kontrolę temperatury.
      UWAGA: Zmierzona temperatura jest wyświetlana w czasie rzeczywistym, a grzałka jest sterowana tak, aby osiągnęła ustawioną temperaturę. Po uruchomieniu regulacji temperatury niebieska dioda LED zapala się i pozostaje taka podczas pracy grzejnika. Gdy grzejnik się przegrzewa, zapala się czerwona dioda LED, a grzałka automatycznie się zatrzymuje.
    7. Zapoznaj się z "Instrukcją obsługi serwera" w informacjach uzupełniających dotyczących obsługi serwera.
      UWAGA: Wymagany jest serwer do przechowywania danych. Baza danych serwera korzysta z języka My-SQL.

7. Pomiar rozkładu temperatury powierzchni grzałki gumowej

  1. Zmierz rozkład temperatury powierzchni gumowej grzałki za pomocą termografii, aby sprawdzić równomierność temperatury.
  2. Podłącz stolik mikroskopu, który zawierał gumową grzałkę ze stojakiem.
  3. Zmień temperaturę ustawienia powierzchni grzałki gumowej na 35 °C, 45 °C, 55 °C i 65 °C i zmierz za pomocą termografii od przodu (patrz rysunek uzupełniający 10).

8. Test reakcji na temperaturę

  1. Rozpocznij kontrolę temperatury, ustawiając temperaturę ustawioną próbki na 30 °C. Poczekaj, aż wartość pomiaru osiągnie 30 °C i ustabilizuje się. Zwiększaj temperaturę zadaną stopniowo o 5 °C z 30 °C do 50 °C i poczekaj, aż zmierzona wartość ustabilizuje się zgodnie z odpowiednią temperaturą zadaną.
  2. Zmniejszaj ustawioną temperaturę stopniowo o 5 °C z 50 °C do 30 °C i wykryj zdolność śledzenia mierzonej wartości.

Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.

Wyniki

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

Rysunek 2 pokazuje rozkład temperatury grzałki gumowej. Temperatura powierzchni grzałki gumowej była jednolita w każdej temperaturze. Rysunek 3 pokazuje reakcję mierzonej temperatury na ustawianie zmian temperatury. Pomarańczowa linia pokazuje ustawioną temperaturę, a niebieska linia pokazuje zmianę temperatury próbki. Przekroczenie mierzonej wartości w stosunku do zmiany ustawień jest niewielkie, a śledzenie jest szybkie.

Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.

Dyskusja

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

Analiza trajektorii poruszających się komórek okrzemek jest użytecznym podejściem do oceny ruchliwości okrzemek. Jednakże, podczas gdy normalny mikroskop odwrócony obserwuje próbki w poziomie, nie nadaje się do obserwacji wpływu grawitacji lub ruchu unoszącego się w kierunku pionowym. Opracowany i opisany tutaj jest pionowy stolik mikroskopowy z regulacją temperatury i przymocowany do odwróconego mikroskopu, który został obrócony o 90°. Ten stolik mikroskopowy z regulacją temperatury umożliwia obserwację zależnego od tem...

Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.

Oświadczenia

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

Autorzy nie mają żadnych konfliktów do ujawnienia.

Podziękowania

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

Autorzy nie mają żadnych podziękowań.

Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.

Materiały

Lista materiałów użytych w tym artykule
NazwaFirmaNumer katalogowyKomentarze
Zasilacz sieciowy 12V2AAkizuki Denshi Tsusho Co., Ltd.AD-D120P200Tokio, Japonia
ADS1015 PodłożeAkizuki Denshi Tsusho Co., Ltd.adafruit ID produktu: 1083Tokio, Japonia
Talerz aluminiowy (tylna płyta boczna)Inoval Co., Ltd.W 150mm i razy; L 200?&razy; T 1,5 mmGifu, japońska
płyta aluminiowa (płyta czołowa)Inoval Co., Ltd.W 150mm i razy; L 200?&razy; T 2mmGifu, japońska
płyta aluminiowa (środkowa dolna płyta)Inoval Co., Ltd.W 150mm i razy; L 200?&razy; T 4mmGifu, japońska
płyta aluminiowa (środkowa górna płyta)Inoval Co., Ltd.W 150mm i razy; L 200?&razy; T 5mmGifu, japoński
aluminiowy cokół (dolna płyta)Inoval Co., Ltd.D 100mm i razy; T 3mm (30Φ)Gifu, Japonia
Aluminiowy cokół (płyta górna)Inoval Co., Ltd.D 100mm i razy; T 3mm (30Φ)Gifu, Japonia
Bold Modified Basal Słodkowodna pożywkaSigma-Aldrich Co. LLCB5282-500MLSt. Louis, USA
Przypadek kontroleraMarutsu Elec Co., Ltd.pff-13-3-9Tokio, Japonia
ProcesorAkizuki Denshi Tsusho Co., Ltd.ESP-WROOM-02DTokio, Japonia
Mikroskop odwróconyOlympus CorporationCKX 53Tokio, Japonia
Klej na bazie żywicy epoksydowej utwardzany w niskiej temperaturzeThreeBond Co., Ltd.TB2086MTokio, Japonia
Wieloobrotowy półstały wolumen Typ pionowy 500 ΩAkizuki Denshi Tsusho Co., Sp. z o.o.3296W-1-501LFTokio, Japonia
Moduł OLEDAkihabara Inc.M096P4WTokio, Japonia
Prasowany korek (do elektrody nośnej)Tera Co., Ltd.W 42mmi razy; L 30?;Ishikawa, Japonia
Tłoczony korek (dolny dysk)Tera Co., Ltd.D 100mm i razy; T 0,5 mm (20Φ)Ishikawa, Japonia
Tłoczony korek (górny dysk)Tera Co., Ltd.D 100mm i razy; T 2,5 mm (20Φ)Ishikawa, Japonia
Enkoder obrotowy z przełącznikiem z 2-kolorową diodą LEDAkizuki Denshi Tsusho Co., Ltd.P-05772Tokio, Japonia
Grzejnik z gumy silikonowejThree High Co., Ltd.D 100mm i razy; T 2,5 mm (20Φ)Kanagawa, Japonia
PodłożeSeeed Technology Co., Ltd.mh5.0Shenzhen, Chiny
Czujnik temperaturyAkizuki Denshi Tsusho Co., Ltd.NXFT15XH103FA2B050Tokio, Japonia
Trzyzaciskowy regulator DC/DC 3,3 VMarutsu Elec Co., Ltd.BR301Tokio, Japonia
Uniwersalne elastyczne ramięBanggood Technology Co., Ltd.YP-003-2Hongkong, Chiny
USB USB-A - MicroUSBAkizuki Denshi Tsusho Co., Ltd.USB A-MICROBTokio, Japonia
Video CaneraSony CorporationHDR-CX590Tokio, Japonia

Bibliografia

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

Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.

Przedruki i uprawnienia

Poproś o pozwolenie na ponowne wykorzystanie tekstu lub ilustracji tego artykułu JoVE

Poproś o pozwolenie

Tagi

Pionowy stolik mikroskopowysystem kontroli temperaturywykonanie p yty aluminiowejsilikonowy grzejnik gumowymonitorowanie temperatury przez Wi Fiurz dzenie do mocowania pr bekobserwacja wp ywu grawitacjipionowy ruch okrzemk wanaliza konwekcji termicznejzdalne sterowanie temperatur

Powiązane artykuły